一种基于钻柱状态估计的坑道回转钻进多目标优化方法技术

本发明专利技术公开了一种基于钻柱状态估计的坑道回转钻进多目标优化方法，包括：建立钻柱状态观测器：构造非线性状态观测器重构钻柱动力学模型的状态，获得孔底钻速；建立钻进参数多目标优化模型：即机械钻速模型和钻头磨损模型；回归分析法确定机械钻速模型参数：机械钻速模型中的参数通过孔口转速

【技术实现步骤摘要】
一种基于钻柱状态估计的坑道回转钻进多目标优化方法


[0001]本专利技术属于煤矿井下坑道钻探
，涉及回转钻进中的操作参数优化，具体涉及一种基于钻柱状态估计的坑道回转钻进多目标优化方法
。

技术介绍

[0002]资源能源是人类文明进步的基础和动力，对促进经济社会发展
、
增进人民福祉至关重要
。
煤炭作为我国重要的基础能源，保障着经济社会发展和民生用能需求
。
我国煤矿地质不同于石油等，具有原地瓦斯压力高
、
含瓦斯量高
、
煤体软和渗透率低等特点，钻进过程中极易引起井下坍塌
、
卡钻等安全事故
。
岩层结构复杂
、
岩性变化难测等问题对钻进过程中的钻头磨损
、
钻进速度
、
钻孔质量等产生影响
。
随着煤矿开采深度和强度的不断增加，各种煤矿灾害发生的概率和治理难度也在不断提高
。
目前，我国煤矿井下坑道钻进仍处于机械化向自动化转型的阶段，有很本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于钻柱状态估计的坑道回转钻进多目标优化方法，其特征在于，包括：建立钻柱状态观测器：根据轴向维度和扭转维度的钻柱动力学模型建立钻柱动力学模型的状态空间方程，构造非线性状态观测器重构钻柱动力学模型的状态，获得孔底钻速；建立钻进参数多目标优化模型：以最大钻速和最小钻头磨损为优化目标，建立钻进参数多目标优化模型，即机械钻速模型和钻头磨损模型；回归分析法确定机械钻速模型参数：机械钻速模型中的参数通过孔口转速
、
孔口钻压和孔底钻速进行回归分析，获得机械钻速模型参数包括煤岩层系数
、
门限钻压和转速指数；利用非支配排序遗传算法进行钻进参数多目标优化模型的参数优化
。2.
根据权利要求1所述的基于钻柱状态估计的坑道回转钻进多目标优化方法，其特征在于，所述的钻柱动力学模型的状态空间方程为：在于，所述的钻柱动力学模型的状态空间方程为：在于，所述的钻柱动力学模型的状态空间方程为：其中
i
＝
a
为轴向钻柱动力学模型，
i
＝
t
为扭转钻柱动力学模型，
n
＝3代表模型的自由度，动力学系数矩阵
J
i
,K
i
,C
i
由已建立的轴向
、
扭转动力学模型系数确定，
u
i
为各维度对应输入，
w
i
(x
i
)
为各维度对应钻柱动力学模型钻头
—
煤岩作用，
||w
i
(x
i
)||<M
i
，
M
i
为钻头
—
煤岩相互作用产生的最大值；其中
S1＝
[1,01×
(n
‑
1)
]
T
,S2＝
[01×
(n
‑
1)
,
‑
1]
T
。3.
根据权利要求1或2所述的基于钻柱状态估计的坑道回转钻进多目标优化方法，其特征在于，所述的非线性状态观测器为：其中，为输入估计状态变量，为输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚宁平，魏宏超，陆承达，张金宝，金新，李浩，胡帅康，孙洁，张幼振，
申请(专利权)人：中煤科工西安研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：