摘要
随着智能钻机热潮的到来，钻井作业对铁钻工装置有了更高的要求。作为钻机井口作业中的重要上卸钻具装置，现有铁钻工多为液压控制，为解决其自动化程度低、运行灵活性差、安全可靠性不高及数据采集困难等问题，提高其在钻井作业中的效率和灵活性，本文设计了新型电动铁钻工控制器。具体工作如下: (1)针对电动铁钻工，提出了一种“ARM+STM32”的二级控制+远程Web监测的控制模式，完成了控制器总体方案设计和软硬件模块选型。 (2)针对“ARM+STM32”的二级控制模式，设计了控制器的上、下位机以及远程Web监测端。完成了下位机对电动铁钻工伺服系统的软硬件设计，实现电动铁钻工关节运动控制;设计了基于Linux操作系统的上位机控制软件，实现了人机交互、与下位机及Web监测端数据传输等功能;Web监测端用数据库完成电动铁钻工实时运行数据的存储，同时通过网页实现运行数据信息的实时查看。 (3)针对电动铁钻工末端任务切换时关节速度跳变产生位置误差的问题，本文提出了电动铁钻工关节速度连续运动规划方案，在运动规划方案中引入神经动力学方法，仿真实验验证所提方法能有效消除位置误差。针对单轴电动铁钻工伺服系统，提出了基于自适应反步法的电动铁钻工伺服系统的位置控制策略，仿真实验验证设计的跟踪控制算法具有抗扰动性、快速性等优点。 (4)完成了电动铁钻工控制器上下位机以及Web监测端的功能测试及其对样机的联调控制。对电动铁钻工的发展提供了借鉴与参考，验证了设计方案的可行性。
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