摘要：流程工业中的实时数据库提供历史数据存储功能,用来保存现场的过程数据。由于数据量大、实时性要求高,需要对过程数据进行高效可靠的压缩存储和查询。论文在分析多种通用数据压缩算法的基础上,针对实时数据库中的数据形态设计了一种无损数据压缩技术。这种数据压缩技术的压缩率高,压缩速度快,具有很强的应用价值。

摘要：为实现分布式系统高精度同步数据采集和控制的实时性要求,提出了一种基于工业以太网的分布式控制系统时钟硬件同步方法.基于高速数字逻辑硬件方法解析IEEE1588时间同步协议,采用硬件描述语言(VHDL)和现场可编程逻辑门阵列(FPGA)设计时间戳截获、晶振频率补偿、时钟同步算法等模块,为嵌入式实时控制系统构架高精度的硬件时钟同步方案,该方法解决了传统的基于嵌入式软件的时钟同步方案中时间戳不稳定、同步精度低等问题.对基于工业以太网的分布式控制系统进行了动态测试验证,实际测试数据表明系统各节点达到了亚微秒级的时钟同步精度,长期运行结果验证了系统同步精度的稳定性.

摘要：水平井是开发各类非常规油气资源的主流井型技术,现场实践表明,在钻柱上安装振动减阻器可大幅度降低管柱摩阻,有效缓解钻进过程中的频繁托压问题,有助于提高机械钻速。但是,目前针对减阻工具的优选和使用仍然是基于现场的经验,缺乏有效的理论方法指导。为此,首先建立了带振动减阻工具的钻柱动力学模型,揭示了不同振动减阻参数下的减阻规律。然后以提高减阻效率为目标,结合振动传播距离模型与反扭矩作用距离模型,并考虑钻柱疲劳失效以及水力能量损失等约束条件,建立了振动减阻工具激励参数与安装参数的优化设计方法。研究结果表明:(1)减阻器激励力幅值、减阻器的数量和安装间距是影响减阻效率的主要因素;(2)随着减阻器激励力幅值增大和安装数量增多,减阻效率不断提高,多个减阻器振动传播范围相互独立时其减阻效率高于交叉重叠情形;(3)当减阻器激励力幅值过大时,存在管柱疲劳失效的风险,当减阻器数量过多时,存在水力能量损耗过高的风险。结论认为,利用该方法优化减阻器后,减阻效率可由原来的10.2%提高至40.1%,该方法可以有效指导减阻工具激励参数与安装参数优化,有助于支撑长水平井滑动钻进降低管柱摩阻,显著提高钻机机械钻速。

摘要：研究一类具有不确定性的 Lurie 时滞奇异系统的鲁棒稳定性分析和 H_∞状态反馈控制器设计方法．针对一类具有参数不确定性、未知时滞的奇异系统，得出了系统鲁棒稳定和鲁棒 H_∞状态反馈控制器存在的充分条件，它能使得不确定 Lurie 时滞奇异系统的解在所容许的范围内是正则的、无摄动的和稳定的；而且还得出了基于线性矩阵不等式(LMI)的鲁棒H_∞状态反馈控制器的设计方法，使得闭环系统具有鲁棒稳定性和H_∞性能．

摘要：推靠式旋转导向系统可显著地提高钻速、改善井眼条件并大幅度提高井眼延伸长度,代表着现代导向钻井技术的发展方向。为了准确预测和评估推靠式旋转导向工具的造斜率,在常规导向钻具组合力学模型的基础上,考虑推靠块与井壁的相互作用、钻头与地层的相互作用、导向钻具结构等因素影响,建立了推靠式旋转导向工具钻进轨迹预测模型以及“极限造斜率”和“折算造斜率”的计算方法,从“杠杆效应”“钟摆效应”“推靠效应”的角度揭示了造斜率的影响机理,分析了推靠力、钻压、井斜角、钻头与地层各向异性等参数对造斜率的影响规律。研究结果表明:①导向钻具的造斜率是各种效应的综合结果,其中“推靠效应”起主导作用,杠杆效应和钟摆效应起到次要作用;②对于推靠式旋转导向钻具,随着钻压增大,杠杆效应所占比例增大,推靠效应所占比例减小,造斜率减小;③造斜率与钻具结构参数、推靠力、钻头性能、钻进参数等因素密切相关。结论认为,该研究成果可以为推靠式旋转导向工具造斜率预测以及钻具结构优化设计提供重要的理论基础。

摘要：针对核电行业数字化仪表控制系统的发展情况,介绍了核电站数字化仪表控制系统电磁兼容性指标、验证方法与应用设计。分析了核电环境下仪表控制系统的电磁干扰结构,并根据工业应用要求提出了电磁兼容性试验所依据的标准、实施方法和结果判据,再结合应用项目的实例,提出了电磁防护、干扰抑制、电磁屏蔽、故障隔离、容错设计、环境EMC特性改进等综合性措施。从产品设计和工程应用角度,分析了提高数字化仪表控制系统的电磁兼容性的方法。

摘要：深井、超深井、大位移井等复杂油气井钻井过程中套管磨损严重,大大增加了套管失效风险。现场测量数据表明,某些井段的套管上存在多个磨损区域,磨损形状呈现出比经典“单月牙”形更加复杂的复合模式,常规方法难以准确预测套管失效风险。为此,在分析复合磨损模式与单月牙模式区别的基础上,基于室内实验与数值模拟分析,揭示了复合磨损套管在内压与外挤作用下的失效机理,得到套管剩余强度的主控因素及其作用规律,构建了磨损套管剩余强度智能预测模型,形成了磨损套管失效风险预测方法。研究结果表明:①套管磨损形状不仅是单月牙形,还会出现多月牙重叠、交叉和分离的复合磨损形状;②磨损套管的内压失效是一种强度失效,发生在磨损区套管壁中部的等效应力达到材料的屈服强度时,而外挤失效是一种稳定性失效,发生在套管截面形状的椭圆度达到临界值时;③磨损深度、径厚比和屈服强度是套管抗内压强度的主要影响因素,抗外挤强度除上述因素外还包括磨损宽度和分离角,设计如忽略套管磨损的影响,可能引发井筒完整性失效风险。结论认为,该方法在中国西北部某超深井进行了现场应用,预测精度在90%以上,吻合度较高,为油气勘探开发向深层、超深层发展提供了技术和安全保障。

摘要：针对无线节点自身资源有限的特点,结合比对同步方法和广播方法,提出了一种低开销的比对广播时间同步算法(PBTS)。该算法中,主节点通过与其广播域内任意一个从节点进行分组比对交互获得主从节点分组延迟时间,并利用无线信道的广播特性实现主节点广播域内所有节点的时间同步,减少了同步分组数量。同时该算法设计了分组延迟时间更新周期因子,增加了算法的可配置性,进一步减少了同步过程开销。性能分析表明该算法能有效的减少同步过程开销,并能获得较高的时间同步精度。最后通过实验验证了该算法的性能。

摘要：核电站对于仪控系统的性能要求很高。目前国内核电站的仪控系统大多以模拟控制为主,数据显示精度和自动化程度都比较低。秦山三期核电站停堆系统中应用的数据采集系统,将国产集散控制系统(DCS)技术引入核电站,实现了快速数据采集、记录、报警、查询、显示等功能。

摘要：为实现分布式系统高效数据传输和控制实时性要求,提出一种应用于集散控制系统的实时、高效通信架构(控制系统内部扩展总线),并且具体地给出总线接口的软硬件设计方法及总线协议的设计方法.通信架构主要由可编程逻辑阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)及ARM7嵌入式微处理器构成,在保证总线高速传输特性的基础上,实现了目标模块无冲击热插拔.在总线接口上,采用双通道和并行通信设计以提高系统的传输效率,采用通道间热冗余设计以提高总线传输的可靠性;在总线结构上,采用高效的二级缓冲和电气扩展以提高系统的可扩展性和柔性.该架构方案在控制系统原理样机上得到应用验证,结果表明具有良好的实时性和可靠性.