| 摘要 | 第4-6页 |
| ABSTRACT | 第6-8页 |
| 第1章 绪论 | 第13-25页 |
| 1.1 课题背景及研究意义 | 第13-15页 |
| 1.2 国内外研究现状及分析 | 第15-21页 |
| 1.2.1 钻柱粘滑振动机理的研究现状 | 第15-17页 |
| 1.2.2 钻柱粘滑振动控制方法的研究现状 | 第17-19页 |
| 1.2.3 钻柱粘滑振动的控制策略概述 | 第19-21页 |
| 1.3 研究目的 | 第21页 |
| 1.4 主要内容和章节安排 | 第21-25页 |
| 第2章 钻柱系统粘滑振动建模与非线性特征分析 | 第25-55页 |
| 2.1 引言 | 第25页 |
| 2.2 摩擦模型与自激振动基本理论 | 第25-27页 |
| 2.2.1 静态摩擦模型概述 | 第25-27页 |
| 2.2.2 自激振动基本理论 | 第27页 |
| 2.3 钻柱系统二集中质量扭摆模型 | 第27-32页 |
| 2.3.1 模型简化 | 第27-28页 |
| 2.3.2 动力学方程 | 第28-31页 |
| 2.3.3 状态空间表达 | 第31-32页 |
| 2.4 钻柱系统多集中质量扭摆模型 | 第32-35页 |
| 2.4.1 系统构成 | 第32页 |
| 2.4.2 动力学方程 | 第32-33页 |
| 2.4.3 状态空间方程 | 第33-35页 |
| 2.5 钻柱系统原始状态下的性能分析 | 第35-41页 |
| 2.5.1 基于二集中质量扭摆模型的分析 | 第35-40页 |
| 2.5.2 基于多集中质量扭摆模型的分析 | 第40-41页 |
| 2.6 钻柱原始系统性能的脆弱性 | 第41-42页 |
| 2.7 钻柱系统粘滑振动的自激振动机理分析 | 第42-53页 |
| 2.7.1 系统自激振动的解析分析 | 第42-45页 |
| 2.7.2 系统自激振动的简化分析 | 第45-50页 |
| 2.7.3 钻柱粘滑振动的周期和振幅 | 第50-51页 |
| 2.7.4 系统参数对自激振动的影响分析 | 第51-53页 |
| 2.8 本章小结 | 第53-55页 |
| 第3章 钻柱系统粘滑振动的诱因分析 | 第55-87页 |
| 3.1 引言 | 第55页 |
| 3.2 钻铤段的进动动力学建模 | 第55-60页 |
| 3.2.1 系统分析 | 第55-57页 |
| 3.2.2 系统受力分析 | 第57-59页 |
| 3.2.3 方程的建立 | 第59-60页 |
| 3.3 正向进动 | 第60-64页 |
| 3.3.1 正向进动的平衡态解析分析 | 第60-61页 |
| 3.3.2 仿真分析 | 第61-64页 |
| 3.4 反向进动 | 第64-67页 |
| 3.4.1 反向进动的平衡态解析分析 | 第64-65页 |
| 3.4.2 分析与讨论 | 第65-67页 |
| 3.5 钻铤与井壁之间的阻尼系数 | 第67-68页 |
| 3.6 数值仿真分析 | 第68-75页 |
| 3.7 横向振动碰摩诱发粘滑振动的分析 | 第75-85页 |
| 3.7.1 横向振动引起的周期性碰摩现象 | 第75-76页 |
| 3.7.2 周期性碰摩激发粘滑振动的分析 | 第76-80页 |
| 3.7.3 周期性碰摩诱发粘滑振动的仿真分析 | 第80-85页 |
| 3.8 本章小结 | 第85-87页 |
| 第4章 基于观测器的钻柱粘滑振动控制方法的研究 | 第87-119页 |
| 4.1 引言 | 第87页 |
| 4.2 控制理论 | 第87-91页 |
| 4.2.1 最优阻尼原理 | 第87-89页 |
| 4.2.2 变结构鲁棒控制 | 第89-91页 |
| 4.3 钻柱系统粘滑振动的控制目标 | 第91-92页 |
| 4.4 钻柱粘滑振动状态观测器设计 | 第92-99页 |
| 4.4.1 比例积分干扰观测器 | 第92-93页 |
| 4.4.2 基于一阶耦合扭矩干扰项的比例积分观测器设计 | 第93-95页 |
| 4.4.3 基于摩擦力矩干扰项的全维比例积分观测器设计 | 第95-97页 |
| 4.4.4 仿真实验 | 第97-99页 |
| 4.5 钻柱粘滑振动扩展PID控制器设计 | 第99-106页 |
| 4.5.1 基于耦合扭矩状态反馈的扩展PID控制器设计 | 第99-101页 |
| 4.5.2 基于全状态反馈的扩展PID控制器设计 | 第101-103页 |
| 4.5.3 仿真实验与分析 | 第103-106页 |
| 4.6 钻柱粘滑振动的变结构鲁棒控制研究 | 第106-118页 |
| 4.6.1 问题描述 | 第107页 |
| 4.6.2 基于一阶积分自适应滑模的钻柱粘滑振动控制研究 | 第107-109页 |
| 4.6.3 基于二阶积分自适应滑模的钻柱粘滑振动控制研究 | 第109-112页 |
| 4.6.4 仿真分析 | 第112-118页 |
| 4.7 本章小结 | 第118-119页 |
| 第5章 基于无观测器的钻柱粘滑振动控制方法的研究 | 第119-137页 |
| 5.1 引言 | 第119页 |
| 5.2 H_∞和μ 方法鲁棒控制基本理论 | 第119-123页 |
| 5.2.1 不确定性系统描述 | 第119-120页 |
| 5.2.2 H_∞控制基本理论 | 第120-121页 |
| 5.2.3 μ 综合理论 | 第121-123页 |
| 5.3 钻柱系统整体不确定性模型 | 第123-128页 |
| 5.4 控制器综合 | 第128-130页 |
| 5.4.1 H_∞控制器综合 | 第128-130页 |
| 5.4.2 μ 控制器综合 | 第130页 |
| 5.5 仿真结果与分析 | 第130-136页 |
| 5.5.1 鲁棒稳定性和鲁棒性能分析 | 第130-133页 |
| 5.5.2 时域分析 | 第133-136页 |
| 5.6 本章小结 | 第136-137页 |
| 第6章 各控制器性能和鲁棒性对比分析 | 第137-155页 |
| 6.1 引言 | 第137-138页 |
| 6.2 不同初始输入转矩下标称系统的控制仿真及结果分析 | 第138-140页 |
| 6.3 存在参数不确定性的钻柱粘滑振动控制仿真及结果分析 | 第140-151页 |
| 6.4 存在干扰时的钻柱粘滑振动控制仿真及结果分析 | 第151-152页 |
| 6.5 跟踪不同转速时的控制仿真及结果分析 | 第152-154页 |
| 6.6 各控制器性能对比总结 | 第154页 |
| 6.7 本章小结 | 第154-155页 |
| 第7章 钻柱粘滑振动控制系统的开发 | 第155-175页 |
| 7.1 引言 | 第155页 |
| 7.2 系统方案设计 | 第155-157页 |
| 7.2.1 系统需求分析 | 第155-156页 |
| 7.2.2 与变频器外部接口设计 | 第156-157页 |
| 7.2.3 控制算法单元设计 | 第157页 |
| 7.2.4 人机交互单元设计 | 第157页 |
| 7.3 钻柱粘滑振动控制系统硬件设计 | 第157-162页 |
| 7.3.1 控制算法单元硬件设计 | 第158-160页 |
| 7.3.2 人机交互单元硬件设计 | 第160-162页 |
| 7.4 粘滑振动控制系统软件设计 | 第162-168页 |
| 7.4.1 控制算法单元软件设计 | 第162-164页 |
| 7.4.2 人机交互单元软件设计 | 第164-168页 |
| 7.5 粘滑振动控制系统的性能测试 | 第168-174页 |
| 7.5.1 实验简介 | 第169-170页 |
| 7.5.2 实验过程 | 第170页 |
| 7.5.3 实验结果 | 第170-174页 |
| 7.6 本章小结 | 第174-175页 |
| 第8章 总结与展望 | 第175-179页 |
| 8.1 总结 | 第175-176页 |
| 8.2 工作创新点 | 第176-177页 |
| 8.3 展望 | 第177-179页 |
| 参考文献 | 第179-187页 |
| 致谢 | 第187-189页 |
| 作者在学期间取得的学术成果 | 第189-190页 |
