一种自动测斜仪控制系统、方法及存储介质与流程

专利2026-02-06  1


本发明涉及测斜设备,尤其涉及一种自动测斜仪控制系统、方法及存储介质。


背景技术:

1、现有的自动测斜仪当中,对测杆的控制的精度比较低,因此在对测缝的探测、数据采集以及数据分析过程中,会由于精度低从而产生一些误差,因此亟待需要一种对测杆的运动可以达到精密控制的自动测斜仪。


技术实现思路

1、为克服上述缺点,本发明的目的在于提供一种自动测斜仪控制系统、方法及存储介质,通过利用比例控制器控制驱动装置缓起缓停,从而降低了由于驱动装置转速突变带来的测杆振动,使得测杆更快获取稳态的倾角数据;利用限幅器控制驱动装置的最大转速,限制比例控制器在大误差情况下生成的超出驱动装置转速范围的期望电机转速;利用pid控制器消除了由驱动装置控制误差带来的在期望编码器位置附近的抖动,进一步保证了稳定的倾角数据,实现了测杆的精密运动,从而确保测量精度。

2、为了达到以上目的,本发明采用的技术方案是:一种自动测斜仪控制系统,应用于自动测斜仪,系统包括:

3、测杆,测杆用于伸入测量区域;

4、驱动装置,驱动装置用于驱动测杆;

5、编码器,编码器用于获取测杆的深度,编码器内设置有编码器期望值;

6、比例控制器,编码器连接比例控制器,比例控制器设置有比例控制增益;

7、限幅器,比例控制器连接比例控器,限幅器设置有限幅器上限阈值和限幅器下限阈值;

8、pid控制器,限幅器连接pid控制器,pid控制器设置有死区阈值;

9、其中,编码器的实际测量位置为测杆的深度,根据实际测量数据和编码器期望值获取编码器误差,pid控制器根据比例控制增益、限幅器上限阈值、限幅器下限阈值、死区阈值、编码器误差获取期望电机转速。

10、此技术方案中,测杆用于伸入测量的测缝,驱动装置用于为驱动测杆下放或者回收提供动力,编码器用于记录和获取测杆进入测缝的深度;比例控制器控制驱动装置缓起缓停,从而降低了由于驱动装置转速突变带来的测杆振动,使得测杆更快获取稳态的倾角数据;限幅器控制驱动装置的最大转速,限制比例控制器在大误差情况下生成的超出驱动装置转速范围的期望电机转速;pid控制器消除了由驱动装置控制误差带来的在期望编码器位置附近的抖动,进一步保证了稳定的倾角数据,实现了测杆的精密运动,从而确保测量精度。

11、在一些实施方式中,自动测斜仪控制系统还包括线轮,线轮连接测杆,驱动装置通过线轮驱动测杆。

12、此技术方案中,线轮用于提升测杆伸入测缝的长度,驱动装置控制线轮的运转,有利于实现测杆的精密运动。

13、在一些实施方式中,自动测斜仪控制系统还包括传感器,传感器设置于测杆上。

14、此技术方案中,传感器用于测量测缝的井斜、斜率等参数。

15、在一些实施方式中,自动测斜仪控制系统还包括信号传输组件,信号传输组件连接传感器。

16、此技术方案中,信号传输组件可以直接将传感器所探测的数据发送至外界设备中,有利于及时对传感器所探测的数据进行分析和解读。

17、本是发明还提供一种自动测斜仪控制方法,包括权利要求上述的自动测斜仪控制系统,方法包括:

18、通过编码器校准测杆;

19、下放测杆,获取编码器的实际测量位置、编码器期望值,根据实际测量位置、编码器期望值,计算编码器误差;

20、获取比例控制增益、限幅器上限阈值、限幅器下限阈值、死区阈值,计算期望电机转速;

21、pid控制器根据期望电机转速,控制驱动装置。

22、此方法中,校准测杆用于确保将编码器的读数与测杆的位置进行对应,有利于提升驱动装置控制测杆运动的精密性,计算编码器误差用于计算期望电机转速,从而达到利用pid控制器通过期望电机转速对驱动装置的理想控制,进而实现测杆的精密运动,确保测量精度。

23、在一些实施方式中,通过编码器通过编码器校准测杆包括:

24、获取校准开始时编码器的读数为第一数据;

25、驱动装置下放测杆,获取驱动装置下放测杆时的第一驱动电流,比对第一驱动电流与设定的保护电流范围;

26、驱动电流不处于保护电流范围,则校准失败;第一驱动电流处于保护电流范围,则回收测杆,获取回收测杆时的驱动装置的第二驱动电流,比对第二驱动电流与设定校准电流范围;

27、第二驱动电流处于校准电流范围,则继续回收测杆,重新获取第二驱动电流并与设定校准电流范围比对;第二驱动电流不处于校准电流范围,则获取此时编码器的读数为第二数据,比对第一数据和第二数据;

28、第二数据小于第一数据,则将第二数据设置为测杆的初始深度;第二数据大于第一数据,则校准失败。

29、此方法中,获取校准开始时编码器的读数为第一数据,用于后续判断测杆的初始深度;第一驱动电流不处于保护电流范围内,则表示测杆下放过程中驱动装置堵转或线轮卡顿,因此校准失败;第二驱动电流和校准电流范围用于判断校准是否失败,并结合第一数据进行判断,从而确定读出的第二数据是否可以满足成为测杆的初始深度。

30、在一些实施方式中,pid控制器通过期望电机转速,控制驱动装置包括:获取测杆下放深度。

31、此方法中,实时获取的干的下方深度,有利于对测杆的精密运动的控制,从而确保测杆上的传感器的测量精度。

32、在一些实施方式中,自动测斜仪还包括线束线束,连接驱动装置和测杆,编码器包括滑轮,获取测杆下放深度包括:

33、获取测杆的初始深度,将测杆下放,获取测杆下放后的编码器的第三数据;

34、将测杆回收至机械限位处,获取测杆处于机械限位处编码器的第四数据;

35、获取编码器的分辨率、线束的直径、滑轮的直径、初始深度、第三数据、第四数据,计算测杆下放深度。

36、此方法中,通过利用线束的直径、滑轮的直径、初始深度、第三数据、第四数据此类已知或容易获取的数据,计算测杆的下放深度,有利于简化获取测杆深度的难易程度。

37、一种存储介质,其特征在于,存储介质中存储有计算机程序,计算机程序在被运行时用于实现权利要求上述的方法。

38、本发明的有益效果是,通过利用比例控制器控制驱动装置缓起缓停,从而降低了由于驱动装置转速突变带来的测杆振动,使得测杆更快获取稳态的倾角数据;利用限幅器控制驱动装置的最大转速,限制比例控制器在大误差情况下生成的超出驱动装置转速范围的期望电机转速;利用pid控制器消除了由驱动装置控制误差带来的在期望编码器位置附近的抖动,进一步保证了稳定的倾角数据,实现了测杆的精密运动,从而确保测量精度;通过利用线束的直径、滑轮的直径、初始深度、第三数据、第四数据此类已知或容易获取的数据,计算测杆的下放深度,有利于简化获取测杆深度的难易程度。



技术特征:

1.一种自动测斜仪控制系统,应用于自动测斜仪,其特征在于,所述系统包括:

2.根据权利要求1所述的自动测斜仪控制系统,其特征在于,还包括线轮,所述线轮连接测杆,所述驱动装置通过所述线轮驱动所述测杆。

3.根据权利要求1所述的自动测斜仪控制系统,其特征在于,还包括传感器,所述传感器设置于所述测杆上。

4.根据权利要求3所述的自动测斜仪控制系统,其特征在于,还包括信号传输组件,所述信号传输组件连接所述传感器。

5.一种自动测斜仪控制方法,包括权利要求1-4任意一项所述的自动测斜仪控制系统,其特征在于,所述方法包括:

6.根据权利要求3所述的自动测斜仪控制方法,其特征在于,所述通过编码器通过编码器校准测杆包括:

7.根据权利要求4所述的自动测斜仪控制方法,其特征在于,所述pid控制器通过期望电机转速,控制驱动装置包括:获取所述测杆下放深度。

8.根据权利要求5所述的自动测斜仪控制方法,所述自动测斜仪还包括线束,其特征在于,所述线束连接所述驱动装置和所述测杆,所述编码器包括滑轮,所述获取测杆下放深度包括:

9.一种存储介质,其特征在于,所述存储介质中存储有计算机程序,所述计算机程序在被运行时用于实现权利要求5-8任意一项所述的方法。


技术总结
本发明公开了一种自动测斜仪控制系统、方法及存储介质,系统包括:编码器,编码器用于获取测杆的深度;比例控制器;限幅器,比例控制器连接比例控器;PID控制器,限幅器连接PID控制器;其中,编码器的实际测量位置为测杆的深度,根据实际测量数据和编码器期望值获取编码器误差,IPD控制器根据比例控制增益、限幅器上限阈值、限幅器下限阈值、死区阈值、编码器误差获取期望电机转速;限幅器控制驱动装置的最大转速,限制比例控制器在大误差情况下生成的超出驱动装置转速范围的期望电机转速;PID控制器消除了由驱动装置控制误差带来的在期望编码器位置附近的抖动,进一步保证了稳定的倾角数据,实现了测杆的精密运动,从而确保测量精度。

技术研发人员:丁也,张轩轶,季磊,赵勇,蒋东辰,丁峰,殷爱峰
受保护的技术使用者:精量科技(苏州)有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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