旋轉(zhuǎn)導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺前饋模糊算法研究

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，還對比了采用前饋PID控制算法，通過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，但是其抗擾動能力相對較差．在相同擾動的情況下，其超調(diào)量過大，系統(tǒng)出現(xiàn)明顯的波動。而前饋模糊控制，在無擾動信號時，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，系統(tǒng)也未出現(xiàn)明顯波動，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，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)定平臺系統(tǒng)可有效提高系統(tǒng)動態(tài)響應(yīng)。穩(wěn)定平臺串級模糊控制系統(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。說明前饋模糊控制的導(dǎo)向鉆井穩(wěn)定平臺有很好的自適應(yīng)性和魯棒性。
4．2 前饋模糊控制抗擾動性仿真
鉆井時井下情況復(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隨時都有可能產(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、排量波動等。為了測試前饋模糊控制的抗擾動性，分別以常數(shù)信號、脈沖信號、產(chǎn)生正態(tài)分布的隨機(jī)信號代表各種擾動，對系統(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)定平臺系統(tǒng)能達(dá)到很好的控制要求，針對多種干擾，系統(tǒng)的波動很小，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
建立了穩(wěn)定平臺前饋模糊控制系統(tǒng)的仿真模型，通過對前饋模糊控制、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)簡單、算法簡單、系統(tǒng)魯棒性強(qiáng)等特點(diǎn)。通過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)定平臺控制系統(tǒng)中的可行性。