旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺(tái)前饋模糊算法研究

4．1 系統(tǒng)性能仿真分析
在MATLAB軟件中，用FUZZY工具箱按照模糊控制器的控制規(guī)則構(gòu)造模糊控制器，在Simulink中組建如圖3所示的穩(wěn)定平臺(tái)前饋模糊控制系統(tǒng)的Simulink仿真模型。
為了突出所采用的前饋模糊控制算法的優(yōu)越性，還對(duì)比了采用前饋PID控制算法，通過(guò)仿真比較它們的控制性能。其仿真結(jié)果如圖4所示。

由圖4明顯發(fā)現(xiàn)：前饋模糊控制方式控制性能較好，前饋PID控制的響應(yīng)速度雖快，但是其抗擾動(dòng)能力相對(duì)較差．在相同擾動(dòng)的情況下，其超調(diào)量過(guò)大，系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的波動(dòng)。而前饋模糊控制，在無(wú)擾動(dòng)信號(hào)時(shí)，系統(tǒng)未出現(xiàn)明顯超調(diào)，而系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后加相同擾動(dòng)，系統(tǒng)也未出現(xiàn)明顯波動(dòng)，并能夠很快進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，抗干擾能力明顯加強(qiáng)。由此可見(jiàn)，前饋模糊控制具有響應(yīng)速度快，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)，因此采用前饋模糊控制穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)可有效提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)。穩(wěn)定平臺(tái)串級(jí)模糊控制系統(tǒng)的實(shí)際使用中，改變系統(tǒng)模型參數(shù)后系統(tǒng)響應(yīng)曲線基本重合，如圖5所示。說(shuō)明前饋模糊控制的導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺(tái)有很好的自適應(yīng)性和魯棒性。
4．2 前饋模糊控制抗擾動(dòng)性仿真
鉆井時(shí)井下情況復(fù)雜，除了工具自身產(chǎn)生的模型參數(shù)變化外，其他各種各樣的擾動(dòng)隨時(shí)都有可能產(chǎn)生，如鉆機(jī)憋鉆、卡鉆、巖層性質(zhì)導(dǎo)致鉆頭受力不均，鉆井液壓力、排量波動(dòng)等。為了測(cè)試前饋模糊控制的抗擾動(dòng)性，分別以常數(shù)信號(hào)、脈沖信號(hào)、產(chǎn)生正態(tài)分布的隨機(jī)信號(hào)代表各種擾動(dòng)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行抗干擾能力的仿真研究。仿真結(jié)果如圖6所示。仿真表明，采用前饋模糊控制穩(wěn)定平臺(tái)系統(tǒng)能達(dá)到很好的控制要求，針對(duì)多種干擾，系統(tǒng)的波動(dòng)很小，能夠很快進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，控制效果良好。

5 結(jié)語(yǔ)
建立了穩(wěn)定平臺(tái)前饋模糊控制系統(tǒng)的仿真模型，通過(guò)對(duì)前饋模糊控制、前饋PID兩種控制方式的比較，實(shí)驗(yàn)得出前饋模糊控制方案具有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、算法簡(jiǎn)單、系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)等特點(diǎn)。通過(guò)仿真還可看到前饋模糊控制能有效抑制各種不確定性的干擾因素。這種控制器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，而且結(jié)果精度較高。從而驗(yàn)證了前饋模糊控制算法在導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺(tái)控制系統(tǒng)中的可行性。