深水钻井隔水管系统反冲时滞鲁棒控制

摘要

隔水管紧急解脱后的反冲响应是一个复杂且危险的过程，张紧器液压系统调控及信号传输又存在一定的时滞效应，因此如何在可变有界时滞作用下控制反冲是一个难题。为解决输入时滞作用下的反冲控制问题，提出采用时滞状态反馈鲁棒H_∞控制方法进行反冲控制。根据隔水管反冲动力学模型构建考虑输入时滞的反冲状态空间表达式，引入无记忆状态反馈，得到闭环控制系统并采用矩阵不等式求解稳定条件。引入可调参数将矩阵不等式线性化，针对调整参数选取不当易导致线性矩阵不等式不可解与最优解难寻的问题，采用差分进化（DE）算法寻找可行的最优调整参数。通过结合多段数有限元模型验证了方法的正确性与可行性。结果表明：方法可有效完成固定与可变输入时滞的隔水管反冲控制，比常规不考虑时滞的控制方法的控制效果更佳；DE可有效寻找最优调整参数，优化控制性能；时滞作用会降低反冲响应及控制性能，应当尽量减小时滞。

关键词

深水钻井 / 隔水管 / 张紧器 / 紧急解脱 / 反冲控制

基金资助

国家自然科学基金项目(52271300,51809279)