CN111691877A - 一种控制及确定控制方程的方法、装置及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种控制方法和装置，应用于泥浆脉冲发生器，泥浆脉冲发生器包括剪切阀，剪切阀由径向剖面为扇形的定子和转子组成，包括：获取剪切阀中转子相对于定子的摆动角度；确定所获取的摆动角度在多个预定的摆动角度区间中所属的区间；利用所述摆动角度所属的区间所对应的控制函数控制转子运动；其中，多个预定的摆动角度区间是预先根据摆动角度的范围划分的，每个摆动角度区间分别对应一个控制函数。通过本发明的方案，通过将泥浆脉冲发生器转子摆动角度划分为多个不同摆动角度区间控制转子运动，可以产生具有正弦波形式的压力波。
Description
技术领域
本公开涉及但不限于测井领域，尤指一种控制及确定控制方程的方法、装置及存储介质。
背景技术
泥浆脉冲数据遥传广泛应用于定向钻井、随钻测井等领域，是实现井下探测仪器与地面数据采集系统之间数据传输的主要技术手段。作为泥浆脉冲数据遥传系统的信号源，泥浆脉冲发生器产生数据传输所需的泥浆压力波信号。按照所产生的泥浆压力波的形式，泥浆脉冲发生器可分为负脉冲、正脉冲、连续波等种类。其中，连续波发生器(CWG，Continues Wave Generator)具有传输速率高、抗干扰能力强等优点，CWG是高速率泥浆脉冲数据遥传系统的核心部件。
目前，CWG主要采用由定子、转子构成的剪切阀结构，通过驱动转子连续旋转或摆动，改变泥浆循环的通流面积，从而在泥浆循环通道内产生连续的压力波，并以此作为数据传输的载波信号。由于正弦信号所占用的信道带宽最小，在传播过程中衰减最小，因此，CWG产生压力波信号的理想波形为正弦波。
剪切阀中定/转子结构包括径向剖面为扇形的定/转子结构和曲线边沿的定/转子结构。当CWG设计采用曲线边沿的定/转子时，能够实现在转子匀速旋转时产生正弦压力波。但曲线边沿的定/转子结构加工难度大、成本高，而且当转子转速发生变化时，所产生的压力波就不再是正弦波。因此，曲线边沿的定/转子结构不适用于摆动阀式的CWG设计，也不利于旋转阀式CWG在因数据调制而改变转子转速时保持正弦压力波形输出。
CWG采用径向剖面为扇形的定/转子结构时，在定/转子结构一定的情况下，CWG产生的压力波波形由其转子旋转(或摆动)的角度控制函数所决定。对于不同的定/转子结构，CWG产生正弦压力波所需角度控制波形也不同。当其转子匀速旋转或按正弦函数等初等函数控制运动时，CWG产生的压力波的波形与正弦波的波形相比有明显差异。
发明内容
为了解决上述技术问题，本公开实施例提供了一种控制方法，实现了对泥浆脉冲发生器的转子摆动角度进行分段的控制，以获得具有正弦波波形的压力波。
另外，本公开实施例还提供了一种确定控制方程的方法，实现了将泥浆脉冲发生器的转子摆动角度划分多个摆动角度区间，以获得控制转子转动的控制方程。
一方面，本公开实施例提供了一种控制方法，应用于泥浆脉冲发生器，所述泥浆脉冲发生器包括剪切阀，所述剪切阀包括径向剖面为扇形的定子和转子，包括：
获取剪切阀中转子相对于定子的摆动角度；
确定所获取的摆动角度在多个预定的摆动角度区间中所属的区间；
利用所述摆动角度所属的区间所对应的控制函数控制所述转子运动；
其中，所述多个预定的摆动角度区间是预先根据摆动角度的范围划分的，每个摆动角度区间分别对应一个控制函数。
一种示例性的实施例中，每个摆动角度区间所对应的控制函数为正弦函数，其中，不同的摆动角度区间所对应的正弦函数的频率不同。
一种示例性的实施例中，所述多个摆动角度区间为三个；
所述多个摆动角度区间为三个；
所述多个正弦函数确定控制方程，包括：
上述控制方程中：β(t)表示转子角度随时间变化的函数；t-nT表示当前转子周期内摆动角度对应的时刻；t表示转子摆动角度所对应的时间；n表示转子摆动已完成的摆动周期数；
T为转子的摆动周期；θ表示转子最大开口角度；n＝0,1,2…，n为整数；a>1、b<1，a、b为预先设置的常数；
a、b和m表示摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；ω表示转子角度函数的目标角速度；t1、t2、t3、t4分别指当前转子周期内相邻摆动区间交界角度对应的时刻；
一种示例性的实施例中，所述不同摆动角度区间所对应的正弦函数参数通过以下方式设置：
设置a、b常数多个不同数值；
分别确定每一组a、b常数所确定的不同摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；
采用该正弦函数的参数确定周期内转子摆动角度随时间变化的控制方程，根据该控制方程获取剪切阀阀口的压力信号；
选择多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数作为摆动角度区间所对应的正弦函数的参数。
一方面，本公开实施例还提供了一种确定控制方程的方法，应用于泥浆脉冲发生器，所述泥浆脉冲发生器包括剪切阀，所述剪切阀包括径向剖面为扇形的定子和转子，包括：
将剪切阀中转子相对于定子摆动角度的范围划分N个摆动角度区间，确定多个摆动角度区间各自对应的控制函数；其中，不同摆动角度区间对应的控制函数的参数不同；N为大于或等于2的正整数；
在预先设置的多组参数中，对于每组参数，分别获取控制函数使用该组参数时剪切阀阀口的压力信号；其中，一组参数中包括N个参数，分别供所述N个摆动角度区间各自对应的控制函数使用；
将多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数确定为所述控制函数的参数；
根据确定参数的多个控制函数得到所述转子的控制方程。
另一方面，本公开实施例还提供了一种控制装置，应用于泥浆脉冲发生器，所述脉冲发生器包括剪切阀，所述剪切阀包括径向剖面为扇形的定子和转子，所述控制装置包括存储器和处理器；
所述存储器，设置为保存用于控制的程序；
所述处理器，设置为读取执行所述用于控制的程序，执行如下操作：
获取剪切阀中转子相对于定子的摆动角度；
确定所获取的摆动角度在多个预定的摆动角度区间中所属的区间；
利用所述摆动角度所属的区间所对应的控制函数控制所述转子运动；
其中，所述多个预定的摆动角度区间是预先根据摆动角度的范围划分的，每个摆动角度区间分别对应一个控制函数。
一种示例性的实施例中，每个摆动角度区间所对应的控制函数为正弦函数，其中，不同的摆动角度区间所对应的正弦函数的频率不同。
一种示例性的实施例中，所述多个摆动角度区间为三个；
所述多个摆动角度区间为三个；
所述多个正弦函数确定控制方程，包括：
上述控制方程中：β(t)表示转子角度随时间变化的函数；t-nT表示当前转子周期内摆动角度对应的时刻；t表示转子摆动角度所对应的时间；n表示转子摆动已完成的摆动周期数；
T为转子的摆动周期；θ表示转子最大开口角度；n＝0,1,2…，n为整数；a>1、b<1，a、b为预先设置的常数；
a、b和m表示摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；ω表示转子角度函数的目标角速度；t1、t2、t3、t4分别指当前转子周期内相邻摆动区间交界角度对应的时刻；
一种示例性的实施例中，
设置a、b常数多个不同数值；
分别确定每一组a、b常数所确定的不同摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；
采用该正弦函数的参数确定周期内转子摆动角度随时间变化的控制方程，根据该控制方程获取剪切阀阀口的压力信号；
选择多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数作为摆动角度区间所对应的正弦函数的参数。
另一方面，本公开实施例还提供了一种确定控制方程的装置，应用于泥浆脉冲发生器，所述泥浆脉冲发生器包括剪切阀，所述剪切阀包括径向剖面为扇形的定子和转子，所述确定控制方程的装置包括存储器和处理器；
所述存储器，设置为保存用于确定控制方程的程序；
所述处理器，设置为读取执行所述用于确定控制方程的程序，执行如下操作：
将剪切阀中转子相对于定子摆动角度的范围划分N个摆动角度区间，确定所述多个摆动角度区间各自对应的控制函数；其中，不同摆动角度区间对应的控制函数的参数不同；N为大于或等于2的正整数；
在预先设置的多组参数中，对于每组参数，分别获取控制函数使用该组参数时剪切阀阀口的压力信号；其中，一组参数中包括N个参数，分别供所述N个摆动角度区间各自对应的控制函数使用；
将多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数确定为所述控制函数的参数；
根据确定参数的多个控制函数得到所述转子的控制方程。
一种可读存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行上述控制方法或任一示例性实施例中的操作。
一种可读存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行上述确定控制方程方法中的操作。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。
图1为一种技术中定/转子的截面示意图；
图2为一种技术中不同结构参数R下阀口压力p_s(α)与阀口角度的关系示意图；
图3为一种技术中归一化正弦压力信号与其对应的归一化阀口角度函数在时间轴上的响应；
图4为一种技术中不同定转子结构参数R下归一化正弦压力信号对应的归一化阀口角度函数在时间轴上的响应；
图5是本发明实施例的周期内划分摆动角度区间示意图；
图6是本发明实施例的控制方法流程图；
图7是本发明实施例的一定结构参数下阀口角度函数与控制函数的对比示意图；
图8是本发明实施例的φ(t)与θ-α(t)对比示意图；
图9是本发明实施例的控制装置示意图；
图10是本发明实施例的确定控制方程的方法流程图；
图11是本发明实施例的确定控制方程的装置示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。
图5是本公开实施例的控制方法流程图，包括步骤500至502。
步骤500.获取剪切阀中转子相对于定子的摆动角度；
步骤501.确定所获取的摆动角度在多个预定的摆动角度区间中所属的区间；
步骤502.利用摆动角度所属的区间所对应的控制函数控制转子运动。
本公开实施例的控制方法技术方案，应用于泥浆脉冲发生器，该泥浆脉冲发生器包括剪切阀，该剪切阀由径向剖面为扇形的定子和转子组成。泥浆脉冲发生器定/转子的截面示意图如图1所示，循环泥浆沿轴向流过定/转子开口所构成的流道，在本示意图中，定、转子最大开口角度为θ，转子相对于定子摆动(或连续旋转)的角度为φ，定/转子构成的阀口角度为α，其中，α∈[0°,θ]。例如：定、转子叶片均为36°的扇面，定、转子最大开口角度均为24°。在保证定、转子开口流道不反向打开的前提下，转子自初始位置(0°)的最大摆动角度为36°。也就是说阀口完全打开时转子的摆动角度是24°，当转子摆动角度为24°-36°时，定转子重合，阀口仍处于完全打开的状态，如果大于36度则反向关闭。
脉冲发生器剪切阀中定子和转子各自的开口角度和转子的摆动角度，根据开口角度和摆动角度确定通流面积的最大值和最小值。定、转子开口角度均为θ，转子相对于定子摆动(或连续旋转)的角度为φ，定/转子构成的阀口角度为α∈[0°,θ]。当α＝0°，阀口关闭，流道的等效通流面积为最小值SL。当α＝θ，阀口完全打开，其等效通流面积最大为SH。由于转子直径小于定子直径，且定/转子之间存在轴向间隙，因此，SL>0。根据通流面积的最大值和最小值确定定子和转子的结构参数，该结构参数R可以采用结构参数计算公式进行计算得到：
R＝SH/SL；
在该结构参数计算公式中，R表示结构参数，SH表示通流面积的最大值，SL表示通流面积的最小值。结构参数R所代表的定/转子轴向间隙、直径等结构参数对阀口压力ps(α)的影响程度，如图2所示。
基于定子和转子的结构参数，确定控制转子的摆动角度的控制方程基本原理如下：
当阀口角度为α时，对应的通流面积为s，则由薄壁阀口流体力学理论可知，阀口上下游压力差△p计算公式如下：
其中，ρ为泥浆密度，Q为流量，Cd为预先设置的流量系数，该流量系数与定/转子结构有关。泥浆流量为泥浆泵设定参数，钻井时一般通过指定泥浆泵以固定的排量输出泥浆。另外在一定的井眼尺寸下，泥浆排量为固定值。对于已经获取定/转子结构后，在泥浆特性和流量一定的情况下，
近似为一个常数。该泥浆特性与泥浆的成分有关，一般包括泥浆的相对密度、粘度、含砂率、胶体率、失水率、静切力、酸碱度等，在一次钻井中，泥浆特性一般不变。基于上述情况，当阀口完全打开和完全关闭时，阀口上下游压力差△p分别取得最小值
和最大值
定义归一化阀口压力为：
如图1所示定转子结构，通流面积可表示为阀口角度α的函数：
结合(2)式，得到阀口角度α时的阀口压力为：
如图2所示，ps(α)相对于阀口角度α是一种非线性响应关系，且R所代表的定/转子轴向间隙、直径等结构参数对ps(α)有影响。
在时间域上，阀口产生的理想压力信号是一种正弦信号，归一化的阀口压力信号P(t)表示为
其中，pmax＝1，pmin＝R-2，分别为P(t)的最大值和最小值，ω为P(t)的角频率。结合式(2)、(3)得到与P(t)对应的阀口角度函数为：
如图3所示，当R＝3，时归一化正弦压力信号与其对应的归一化阀口角度函数α(t)/θ在时间轴上的响应。如图4所示，展示了不同的定转子结构参数R下归一化正弦压力信号对应的归一化阀口角度函数在时间轴上的响应；不同R下，归一化正弦压力信号对应的归一化阀口角度函数α(t)/θ在时间轴上的响应不同。
在上述公式(1)所描述的是薄壁阀口稳态流体的压力—流量特性，对于转子连续运动所形成的瞬态流体来说，公式(6)是对其阀口角度—压力关系的一种近似形式。因此，当阀口角度控制函数满足公式(6)时，阀口所产生的压力信号近似为正弦信号。
在步骤500中，获取剪切阀中转子相对于定子的摆动角度。
在本实施例中，获取泥浆脉冲发生器剪切阀中定子和转子各自的开口角度和转子的摆动角度。如图1所示，根据所采用的泥浆脉冲器的实际结构，确定转子相对于定子的摆动角度。
在步骤501中，确定所获取的摆动角度在多个预定的摆动角度区间中所属的区间。
在本实施例中，多个预定的摆动角度区间是预先根据摆动角度的范围划分的，每个摆动角度区间分别对应一个控制函数。通过获取转子摆动角度的范围，在一个摆动周期内将转子摆动角度的范围划分为多个区间即多段，其中，该多个预定的摆动角度区间即每个周期摆动角度多段的划分可以通过实验数据测量得到。例如：转子的摆动角度为(A1,A2)，摆幅ΔA＝A2-A1，当划分为三段时:第一段为摆幅的低1/2段；第二段为摆幅的1/2～3/4段；第三段为摆幅的3/4～1段；当划分为二段时:第一段为摆幅的3/4段；第二段为摆幅的3/4～1，对应的实际的泥浆脉冲器的结构，当定、转子叶片均为36°的扇面，定、转子最大开口角度均为24°时，划分为两段为(0-18°)和(18-24°)。
一种示例性的实施例中，每个摆动角度区间所对应的控制函数为正弦函数，其中，不同的摆动角度区间所对应的正弦函数的频率不同。
一种示例性的实施例中，所述多个摆动角度区间为三个；
所述多个正弦函数确定控制方程，包括：
上述控制方程中：β(t)表示转子角度随时间变化的函数；t-nT表示当前转子周期内摆动角度对应的时刻；t表示转子摆动角度所对应的时间；n表示转子摆动已完成的摆动周期数；
T为转子的摆动周期；θ表示转子最大开口角度；该最大开口角度是脉冲器全开时的角度。n＝0,1,2…，n为整数；a>1、b<1，a、b为预先设置的常数；
a、b和m表示摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；ω表示转子角度函数的目标角速度，例如：
t1、t2、t3、t4分别指当前转子周期内相邻摆动区间交界角度对应的时刻；
如图6所示，以转子一个摆动周期为例，横坐标t为时间轴，纵坐标θ为摆动角度，对应的转子最小角度(以0°为例)摆动到最大角度(以24°为例)，从最大角度(以24°为例)摆动到最小角度(以0°为例)，是一个摆动周期，在该摆动周期内划分为三个区间，即从最小角度(以0°为例)摆动到最大角度(以24°为例)划分为三段。
一种示例性的实施例中，不同摆动角度区间所对应的正弦函数参数通过以下方式设置：设置a、b常数多个不同数值；分别确定每一组a、b常数所确定的不同摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；采用该正弦函数的参数确定周期内转子摆动角度随时间变化的控制方程，根据该控制方程获取剪切阀阀口的压力信号；选择多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数作为摆动角度区间所对应的正弦函数的参数。在本实施例中，预先设置a、b多个不同数值，该数值的选取是考虑正弦函数的参数与脉冲器的机械结构和泥浆的性质有关，结合现场应用的泥浆脉冲器的结构和泥浆的性质，通过实验测试可以获取多个a、b值。确定每一组a、b常数所确定的不同摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；采用该正弦函数的参数确定周期内转子摆动角度随时间变化的控制方程后，采用该控制方程控制摆动阀泥浆脉冲发生器摆动，通过实验测量剪切阀阀口的压力波形信号；选择多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数作为摆动角度区间所对应的正弦函数的参数。在本实施例中，选择多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号可以通过两种方式：第一种，可以通过正弦拟合的形式获得压力信号和标准正弦波形信号的相关系数，当该相关系数越接近1表示该相关性越好，越接近正弦波形特征的压力信号；第二种，通过频谱分析，分析压力信号的谐波分量的大小，如果谐波分量越小，表示越符合正弦波形特征。通过上述任一方式可以选择多组a、b值中最优的一组值作为最终的不同摆动角度区间所对应的正弦函数的参数，根据该参数确定最终的周期内转子摆动角度随时间变化的控制方程。
采用该方法进行实际的仿真测试，例如：当R＝3，选择a＝2，b＝0.8，式(6)所示阀口角度函数与式(7)的对比如图7所示。实际应用中通常基于转子相对于定子转动的角度φ(如图1所示)进行控制，此时φ(t)＝θ-β(t)；例如：当θ＝30°，φ(t)与θ-α(t)的对比如图8所示。本实施例中，提出一种应用在连续波泥浆脉冲发生器转子旋转角度的控制方法，该泥浆脉冲发生器具有由定子、转子构成的剪切阀结构，定子、转子的径向剖面为扇形，通过该控制方法使其所产生的压力波具有正弦波的形式。
如图9所示，本公开实施例还提供了一种控制装置，应用于脉冲发生器，所述脉冲发生器包括剪切阀，所述剪切阀由径向剖面为扇形的定子和转子组成，所述装置包括：存储器和处理器；
所述存储器，设置为保存用于控制的程序；
所述处理器，设置为读取执行所述用于控制的程序，执行如下操作：
获取剪切阀中转子相对于定子的摆动角度；
确定所获取的摆动角度在多个预定的摆动角度区间中所属的区间；
利用所述摆动角度所属的区间所对应的控制函数控制所述转子运动；
其中，所述多个预定的摆动角度区间是预先根据摆动角度的范围划分的，每个摆动角度区间分别对应一个控制函数。
一种示例性的实施例中，每个摆动角度区间所对应的控制函数为正弦函数，其中，不同的摆动角度区间所对应的正弦函数的频率不同。
一种示例性的实施例中，所述多个摆动角度区间为三个；
所述多个摆动角度区间为三个；
所述多个正弦函数确定控制方程，包括：
上述控制方程中：β(t)表示转子角度随时间变化的函数；t-nT表示当前转子周期内摆动角度对应的时刻；t表示转子摆动角度所对应的时间；n表示转子摆动已完成的摆动周期数；
T为转子的摆动周期；θ表示转子最大开口角度；n＝0,1,2…，n为整数；a>1、b<1，a、b为预先设置的常数；
a、b和m表示摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；ω表示转子角度函数的目标角速度；t1、t2、t3、t4分别指当前转子周期内相邻摆动区间交界角度对应的时刻；
一种示例性的实施例中，
设置a、b常数多个不同数值；
分别确定每一组a、b常数所确定的不同摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；
采用该正弦函数的参数确定周期内转子摆动角度随时间变化的控制方程，根据该控制方程获取剪切阀阀口的压力信号；
选择多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数作为摆动角度区间所对应的正弦函数的参数。
如图10所示，本公开实施例还提供了一种确定控制方程的方法，包括步骤1000至1003
步骤1000.将剪切阀中转子相对于定子摆动角度的范围划分N个摆动角度区间，确定所述多个摆动角度区间各自对应的控制函数；其中，不同摆动角度区间对应的控制函数的参数不同；N为大于或等于2的正整数；
步骤1001.在预先设置的多组参数中，对于每组参数，分别获取控制函数使用该组参数时剪切阀阀口的压力信号；其中，一组参数中包括N个参数，分别供所述N个摆动角度区间各自对应的控制函数使用；
步骤1002.将多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数确定为所述控制函数的参数；
步骤1003.根据确定参数的多个控制函数得到所述转子的控制方程。
在本实施例中，确定控制方程的方法应用于泥浆脉冲发生器，所述泥浆脉冲发生器包括剪切阀，所述剪切阀包括径向剖面为扇形的定子和转子。
获取泥浆脉冲发生器剪切阀中定子和转子各自的开口角度和转子的摆动角度。如图1所示，根据所采用的泥浆脉冲器的结构，确定转子相对于定子的摆动角度。
在步骤1000中，将剪切阀中转子相对于定子摆动角度的范围划分N个摆动角度区间，确定所述多个摆动角度区间各自对应的控制函数；其中，不同摆动角度区间对应的控制函数的参数不同；N为大于或等于2的正整数；该范围可以划分为两段或三段，可以根据实际的泥浆脉冲器的结构和泥浆的特性确定划分。当划分为三段时，N＝3。
在步骤1001中，在预先设置的多组参数中，对于每组参数，分别获取控制函数使用该组参数时剪切阀阀口的压力信号。在本实施例中，例如，预先设置的参数由一组a、b来确定，预先设置a、b多个不同数值，该数值的选取是考虑正弦函数的参数与脉冲器的机械结构和泥浆的性质有关，结合现场应用的泥浆脉冲器的结构和泥浆的性质，通过实验测试可以获取多个a、b值。
在步骤1002中，将多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数确定为所述控制函数的参数。在确定每一组a、b常数所确定的不同摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；采用该正弦函数的参数确定周期内转子摆动角度随时间变化的控制方程后，采用该控制方程控制摆动阀泥浆脉冲发生器摆动，通过实验测量剪切阀阀口的压力波形信号；选择多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数作为摆动角度区间所对应的正弦函数的参数。在本实施例中，选择多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号可以通过两种方式：第一种，可以通过正弦拟合的形式获得压力信号和标准正弦波形信号的相关系数，当该相关系数越接近1表示该相关性越好，越接近正弦波形特征的压力信号；第二种，通过频谱分析，分析压力信号的谐波分量的大小，如果谐波分量越小，表示越符合正弦波形特征。
在步骤1003中，根据确定参数的多个控制函数得到所述转子的控制方程。通过步骤1002所确定的多组a、b值中最优的一组值作为最终的不同摆动角度区间所对应的正弦函数的参数，根据该参数确定最终的周期内转子摆动角度随时间变化的控制方程。也就是利用所选择的最优的一组a、b值确定多个分段控制函数，将多个分段控制函数合成的转子角度控制方程。
如图11所示，本公开实施例还提供了一种确定控制方程的装置，应用于泥浆脉冲发生器，所述泥浆脉冲发生器包括剪切阀，所述剪切阀包括径向剖面为扇形的定子和转子，所述确定控制方程的装置包括存储器和处理器；所述存储器，设置为保存用于确定控制方程的程序；所述处理器，设置为读取执行所述用于确定控制方程的程序，执行如下操作：
将剪切阀中转子相对于定子摆动角度的范围划分N个摆动角度区间，确定所述多个摆动角度区间各自对应的控制函数；其中，不同摆动角度区间对应的控制函数的参数不同；N为大于或等于2的正整数；
在预先设置的多组参数中，对于每组参数，分别获取控制函数使用该组参数时剪切阀阀口的压力信号；其中，一组参数中包括N个参数，分别供所述N个摆动角度区间各自对应的控制函数使用；
将多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数确定为所述控制函数的参数；
根据确定参数的多个控制函数得到所述转子的控制方程。
本公开实施例提供一种可读存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行上述控制方法或任一示例性实施例中的操作。该可执行指令是运行在单片机MCU或数字信号处理器DSP。
本公开实施例提供一种可读存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行上述确定控制方程方法中的操作。该可执行指令是运行在单片机MCU或数字信号处理器DSP。
本实施例中，应用在连续波泥浆脉冲发生器转子上，一种控制转子旋转角度的控制方程的确定方法，该泥浆脉冲发生器具有由定子、转子构成的剪切阀结构，定子、转子的径向剖面为扇形，通过该控制方程的确定方法获得一种控制方程，采用该控制方程控制转子转动使其所产生的压力波为接近正弦波形。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些组件或所有组件可以被实施为由处理器，如数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。
Claims (12)
1.一种控制方法，应用于泥浆脉冲发生器，所述泥浆脉冲发生器包括剪切阀，所述剪切阀包括径向剖面为扇形的定子和转子，其特征在于，包括：
获取剪切阀中转子相对于定子的摆动角度；
确定所获取的摆动角度在多个预定的摆动角度区间中所属的区间；
利用所述摆动角度所属的区间所对应的控制函数控制所述转子运动；
其中，所述多个预定的摆动角度区间是预先根据摆动角度的范围划分的，每个摆动角度区间分别对应一个控制函数。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于：
每个摆动角度区间所对应的控制函数为正弦函数，其中，不同的摆动角度区间所对应的正弦函数的频率不同。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述多个摆动角度区间为三个；
所述多个正弦函数确定控制方程，包括：
上述控制方程中：β(t)表示转子角度随时间变化的函数；t-nT表示当前转子周期内摆动角度对应的时刻；t表示转子摆动角度所对应的时间；n表示转子摆动已完成的摆动周期数；
T为转子的摆动周期；θ表示转子最大开口角度；n＝0，1，2…，n为整数；a>1、b<1，a、b为预先设置的常数；
a、b和m表示摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；ω表示转子角度函数的目标角速度；t1、t2、t3、t4分别指当前转子周期内相邻摆动区间交界角度对应的时刻；
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于，所述不同摆动角度区间所对应的正弦函数参数通过以下方式设置：
设置a、b常数多个不同数值；
分别确定每一组a、b常数所确定的不同摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；
采用该正弦函数的参数确定周期内转子摆动角度随时间变化的控制方程，根据该控制方程获取剪切阀阀口的压力信号；
选择多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数作为摆动角度区间所对应的正弦函数的参数。
5.一种确定控制方程的方法，应用于泥浆脉冲发生器，所述泥浆脉冲发生器包括剪切阀，所述剪切阀包括径向剖面为扇形的定子和转子，其特征在于，包括：
将剪切阀中转子相对于定子摆动角度的范围划分N个摆动角度区间，确定所述多个摆动角度区间各自对应的控制函数；其中，不同摆动角度区间对应的控制函数的参数不同；N为大于或等于2的正整数；
在预先设置的多组参数中，对于每组参数，分别获取控制函数使用该组参数时剪切阀阀口的压力信号；其中，一组参数中包括N个参数，分别供所述N个摆动角度区间各自对应的控制函数使用；
将多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数确定为所述控制函数的参数；
根据确定参数的多个控制函数得到所述转子的控制方程。
6.一种控制装置，应用于泥浆脉冲发生器，所述脉冲发生器包括剪切阀，所述剪切阀包括径向剖面为扇形的定子和转子，其特征在于，所述控制装置包括存储器和处理器；
所述存储器，设置为保存用于控制的程序；
所述处理器，设置为读取执行所述用于控制的程序，执行如下操作：
获取剪切阀中转子相对于定子的摆动角度；
确定所获取的摆动角度在多个预定的摆动角度区间中所属的区间；
利用所述摆动角度所属的区间所对应的控制函数控制所述转子运动；
其中，所述多个预定的摆动角度区间是预先根据摆动角度的范围划分的，每个摆动角度区间分别对应一个控制函数。
7.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，
每个摆动角度区间所对应的控制函数为正弦函数，其中，不同的摆动角度区间所对应的正弦函数的频率不同。
8.根据权利要求6所述的控制装置，其特征在于，所述多个摆动角度区间为三个；
所述多个摆动角度区间为三个；
所述多个正弦函数确定控制方程，包括：
上述控制方程中：β(t)表示转子角度随时间变化的函数；t-nT表示当前转子周期内摆动角度对应的时刻；t表示转子摆动角度所对应的时间；n表示转子摆动已完成的摆动周期数；
T为转子的摆动周期；θ表示转子最大开口角度；n＝0，1，2…，n为整数；a>1、b<1，a、b为预先设置的常数；
a、b和m表示摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；ω表示转子角度函数的目标角速度；t1、t2、t3、t4分别指当前转子周期内相邻摆动区间交界角度对应的时刻；
9.根据权利要求8所述的控制装置，其特征在于，
设置a、b常数多个不同数值；
分别确定每一组a、b常数所确定的不同摆动角度区间所对应的正弦函数的参数；
采用该正弦函数的参数确定周期内转子摆动角度随时间变化的控制方程，根据该控制方程获取剪切阀阀口的压力信号；
选择多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数作为摆动角度区间所对应的正弦函数的参数。
10.一种确定控制方程的装置，应用于泥浆脉冲发生器，所述泥浆脉冲发生器包括剪切阀，所述剪切阀包括径向剖面为扇形的定子和转子，其特征在于，所述确定控制方程的装置包括存储器和处理器；
所述存储器，设置为保存用于确定控制方程的程序；
所述处理器，设置为读取执行所述用于确定控制方程的程序，执行如下操作：
将剪切阀中转子相对于定子摆动角度的范围划分N个摆动角度区间，确定所述多个摆动角度区间各自对应的控制函数；其中，不同摆动角度区间对应的控制函数的参数不同；N为大于或等于2的正整数；
在预先设置的多组参数中，对于每组参数，分别获取控制函数使用该组参数时剪切阀阀口的压力信号；其中，一组参数中包括N个参数，分别供所述N个摆动角度区间各自对应的控制函数使用；
将多个压力信号中符合正弦波形特征的压力信号所对应的一组参数确定为所述控制函数的参数；
根据确定参数的多个控制函数得到所述转子的控制方程。
11.一种可读存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行时进行如权利要求1-4任一项所述的控制方法中的操作。
12.一种可读存储介质，存储有可执行指令，所述可执行指令被处理器执行时进行如权利要求5所述的确定控制方程方法中的操作。
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