CN113756728A - 导向力调节方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种导向力调节方法及装置，方法包括：判断多个翼肋是否均处于正常工作模式；若否，确定异常的翼肋；根据异常的翼肋，调整至少一个翼肋的输出推力，以调节导向力。在翼肋失效时，动态调节翼肋的输出推力，从而可以在一定程度上弥补翼肋失效造成的导向效果下降。

Description

导向力调节方法及装置

技术领域

本发明实施例涉及石油勘探开发领域，具体涉及一种导向力调节方法及装置。

背景技术

旋转导向导向力是一二维平面力，为了合成平面上任意方向的导向力至少需要2个作动机构，如图1所示，当导向力F位于二、三、四象限时，需要导向力执行机构输出负值。而导向力执行机构往往多为液压推靠式结构，只能输出单一方向的力，如图2所示，液压执行机构向下只能产生如箭头方向的推力，而无法产生反方向的推力。为了使用液压推靠式机构合成全平面360度导向力，就需要使用多个液压推靠式机构(简称翼肋)。推靠式旋转导向(简称仪器)具有良好的轨迹控制能力，其导向力依靠液控单元上的多个翼肋液压缸，结合井下姿态测量出的工具面合成。通过矢量合成，可以合成平面上任意方向的导向力，导向力的大小取决于液压缸的设计参数。以三翼肋仪器为例，在导向时，需要三个翼肋同时工作，当其中某一翼肋失效时对于平面360度的导向力，120度的区间可以实现正常控制，120度区间导向力的角度偏差在±90度以内，仪器的执行有一定效果，120度区间导向力角度偏差大于±90度，则仪器执行错误轨迹控制，但是导向力在此区间幅值较低。仪器井下工作时，工作在这三个区间的时间均等，综合实际运行情况，仪器导向效果会打折扣，大约降至工作正常时的2/3。现有技术的导向力分解算法中，当有翼肋失效时，其不能及时处理失效带来的影响，导致仪器的导向效果会大打折扣。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的导向力调节方法及装置。

根据本发明实施例的一个方面，提供了一种导向力调节方法，方法包括：

判断多个翼肋是否均处于正常工作模式；

若否，确定异常的翼肋；

根据异常的翼肋，调整至少一个翼肋的输出推力，以调节导向力。

根据本发明实施例的另一方面，提供了一种导向力调节装置，其包括：

判断模块，适于判断多个翼肋是否均处于正常工作模式；

确定模块，适于若判断模块判断多个翼肋不是均处于正常工作模式，确定异常的翼肋；

调整模块，适于根据异常的翼肋，调整至少一个翼肋的输出推力，以调节导向力。

根据本发明实施例的又一方面，提供了一种计算设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；

所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行上述导向力调节方法对应的操作。

根据本发明实施例的再一方面，提供了一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如上述导向力调节方法对应的操作。

根据本发明实施例的提供的导向力调节方法及装置，在翼肋失效时，动态调节翼肋的输出推力，从而可以在一定程度上弥补翼肋失效造成的导向效果下降。

上述说明仅是本发明实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明实施例的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明实施例的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了平面合成导向力示意图；

图2示出了液压执行机构推力方向示意图；

图3示出了根据本发明一个实施例的导向力调节方法的流程图；

图4示出了三翼肋结构图；

图5示出了存在异常翼肋时输出的实际导向力与角度误差。

图6示出了一个正常工作模式的三翼肋输出推力曲线图；

图7示出了另一个正常工作模式的三翼肋输出推力曲线图；

图8示出了又一个正常工作模式的三翼肋输出推力曲线图；

图9示出了根据本发明一个实施例的导向力调节装置的结构示意图；

图10示出了根据本发明一个实施例的一种计算设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。

图3示出了根据本发明一个实施例的导向力调节方法的流程图，如图3所示，该方法包括如下步骤：

步骤S301，判断多个翼肋是否均处于正常工作模式。

为了使用翼肋合成全平面360度的导向力，就需要使用多个翼肋，翼肋个数为指定个数，两两翼肋间角度为指定角度，以确定合成导向力的准确性。以3个翼肋为例进行说明，其中两两翼肋间的角度为120度，如图4所示，每个翼肋上的力大小相同时，合力为0。具体翼肋个数、指定角度可以根据实施情况设置，此处不做限定。在导向时，当多个翼肋中某翼肋异常，即处于非正常工作模式时，可能导致仪器轨迹失控，因此，需要判断多个翼肋是否均处于正常工作模式，以便针对异常的翼肋进行处理。在判断多个翼肋是否均处于正常工作模式时，由井下主控电路查询特定状态字，判断多个翼肋是否均处于正常工作模式。特定状态字包括如液压系统的转速、电流、压力参数等。若判断多个翼肋中存在异常的翼肋，则判断多个翼肋不是均处于正常工作模式，执行步骤S302，若判断多个翼肋中不存在异常的翼肋，则判断多个翼肋均处于正常工作模式，可以执行步骤S304。

步骤S302，确定异常的翼肋。

步骤S303，根据异常的翼肋，调整至少一个翼肋的输出推力，以调节导向力。

当判断存在异常的翼肋时，确定其中异常的翼肋，基于异常的翼肋，确定待切换的工作模式及待调整的翼肋，以便根据待切换的工作模式，加大或减少待调整的翼肋的输出推力。当存在n个翼肋时，若确定异常的翼肋为1个或n-2个时，确定待切换的工作模式为多翼肋工作模式，当确定异常的翼肋为n-1个时，则确定待切换的工作模式为单翼肋工作模式。此处，失效翼肋数量小于总翼肋数量。对应的，待调整的翼肋为正常的翼肋，通过加大或减少待调整的翼肋的输出推力，来弥补、抵消角度偏差大于±90度区间时产生的副作用，从而使得仪器的导向效果和各个翼肋工作正常时基本一样，降低轨迹失控的风险。在加大或减少正常的翼肋的输出推力时，根据下发导向力的方向和仪器的工具面进行计算，当合成导向力角度和下发导向力角度偏差小的时候加大正常的翼肋的输出推力，当合成导向力角度和下发导向力角度偏差大的时候减小正常的翼肋的输出推力。在加大或减少正常的翼肋的输出推力时，可以在特定角度区间(如角度偏差小于±90)来加大或减少待调整的翼肋的输出推力。

单个翼肋输出最大推力设计值使其大于最大导向力的200％，以保障当有翼肋失效时，可以通过加大正常的翼肋的输出推力，增加仪器的导向效果。

具体的，以3个翼肋为例进行说明，当确定异常的翼肋为1个时，确定待切换的工作模式为双翼肋工作模式，当确定异常的翼肋为2个时，则确定待切换的工作模式为单翼肋工作模式。如图4所示，当异常的翼肋为翼肋2时，翼肋2的输出推力为0，翼肋1和翼肋3均正常工作，则旋转一周输出的导向合力(导向力为归一化处理后的导向力)如图5所示，横轴为归一化后的导向力，纵轴为角度误差。两条图像分别代表角度误差和实际导向力。第1个虚线框内，角度误差绝对值大于90度，导向力作用完全反向，但是对应的导向力幅值较小，影响较小。其他虚线框内导向力有一定的作用效果，第3个虚线框内的导向力误差角度较小，其作用效果和翼肋正常时几乎一致。第2个和第4个虚线框由于对称性，可以抵消导向力正交方向上的分力，所以其综合导向力执行效果也接近翼肋正常时的导向力效果。当翼肋2失效时，可以通过加大第2-4个虚线框的导向力幅值，弥补第1个虚线框导向力失效的缺陷。加大翼肋输出推力可以在液压系统设计时，进行推力冗余设计，如液压系统需要的最大推力为2500kn(千牛)，则可以预先设计液压系统可产生4000kn最大推力(如可以通过加大液压活塞面积实现推力冗余设计)。

以3个翼肋为例，f1代表翼肋1的输出推力，f2代表翼肋2的输出推力，f3代表翼肋3的输出推力，a代表导向力方向，F为导向力。当其中任一翼肋异常时，如仅翼肋1异常，采用如下分解算法，调整翼肋2和翼肋3的输出推力：

若翼肋2异常，采用如下分解算法，调整翼肋1和翼肋3的输出推力：

若翼肋3异常，采用如下分解算法，调整翼肋1和翼肋2的输出推力：

以上各公式中，k为正常两翼肋的放大系数，通过调整k值，可以加大导向合力在特定角度时的幅值，从而加强仪器的造斜能力，用于弥补失效翼肋的作用。k值可以通过地面指令下传给仪器，从而可以根据轨迹需要动态调节。

步骤S304，基于正常工作模式，设置各翼肋的输出推力。

当各翼肋均处于正常工作模式时，基于导向力方向设置各翼肋的输出推力。以3个翼肋为例，两两之间相差120度，a代表导向力方向，F为导向力，其各自输出推力大小为

以导向力F为2000kn为例，各个翼肋的输出推力大小与导向力方向的关系如图6所示。横轴为导向力方向的角度，纵轴为输出推力大小，三轴翼肋上的分力为两两相差120度的余弦曲线，其范围在±1333kn之间。

进一步，为使每个翼肋上的输出推力均为正值，可以在上述输出推力中加入通解1350

从而使翼肋的输出推力与导向力方向a的关系如图7所示。

进一步，加入通解后，每个翼肋的输出推力均为正值，其范围为16kn–2683kn的余弦曲线。压缩余弦波的输出范围可以有效降低液压系统的最大推力值，降低液压系统的需求。再次加入通解值-222

修正后的翼肋的输出推力与导向力方向a的关系如图8所示，修正后的范围为200kn–2500kn。

根据本发明实施例提供的导向力调节方法，在翼肋失效时，动态调节翼肋的输出推力，从而可以在一定程度上弥补翼肋失效造成的导向效果下降。

图9示出了本发明实施例提供的导向力调节装置的结构示意图。如图9所示，该装置包括：

判断模块910，适于判断多个翼肋是否均处于正常工作模式；

确定模块920，适于若判断模块判断多个翼肋不是均处于正常工作模式，确定异常的翼肋；

调整模块930，适于根据异常的翼肋，调整至少一个翼肋的输出推力，以调节导向力。

可选地，判断模块910进一步适于：

由井下主控电路查询特定状态字，判断多个翼肋是否均处于正常工作模式；特定状态字包括液压系统的转速、电流和/或压力参数。

可选地，调整模块930进一步适于：

根据异常的翼肋，确定待切换的工作模式及待调整的翼肋；所示待调整的翼肋为正常的翼肋；

根据待切换的工作模式，调整待调整的翼肋的输出推力。

可选地，调整模块930进一步适于：

加大或减少待调整的翼肋的输出推力。

可选地，调整模块930进一步适于：

在特定角度区间，根据合成导向力角度及下发导向力角度的偏差确定加大或减少待调整的翼肋的输出推力。

可选地，装置还包括：设置模块940，适于基于正常工作模式，设置各翼肋的输出推力。

可选地，翼肋个数为指定个数；两两翼肋间角度为指定角度。

以上各模块的描述参照方法实施例中对应的描述，在此不再赘述。

本发明实施例还提供了一种非易失性计算机存储介质，计算机存储介质存储有至少一可执行指令，可执行指令可执行上述任意方法实施例中的导向力调节方法。

图10示出了根据本发明实施例的一种计算设备的结构示意图，本发明实施例的具体实施例并不对计算设备的具体实现做限定。

如图10所示，该计算设备可以包括：处理器(processor)1002、通信接口(Communications Interface)1004、存储器(memory)1006、以及通信总线1008。

其特征在于：

处理器1002、通信接口1004、以及存储器1006通过通信总线1008完成相互间的通信。

通信接口1004，用于与其它设备比如客户端或其它服务器等的网元通信。

处理器1002，用于执行程序1010，具体可以执行上述导向力调节方法实施例中的相关步骤。

具体地，程序1010可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。

处理器1002可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(ApplicationSpecific Integrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。计算设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。

存储器1006，用于存放程序1010。存储器1006可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。

程序1010具体可以用于使得处理器1002执行上述任意方法实施例中的导向力调节方法。程序1010中各步骤的具体实现可以参见上述导向力调节实施例中的相应步骤和单元中对应的描述，在此不赘述。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的设备和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程描述，在此不再赘述。

在此提供的算法或显示不与任何特定计算机、虚拟系统或者其它设备固有相关。各种通用系统也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类系统所要求的结构是显而易见的。此外，本发明实施例也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明实施例的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明实施例的较佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本发明实施例并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明实施例的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明实施例要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其特征在于每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明实施例还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明实施例的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明实施例进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明实施例可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。上述实施例中的步骤，除有特殊说明外，不应理解为对执行顺序的限定。

Claims (10)

1.一种导向力调节方法，其特征在于，方法包括：

判断多个翼肋是否均处于正常工作模式；

若否，确定异常的翼肋；

根据异常的翼肋，调整至少一个翼肋的输出推力，以调节导向力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述判断多个翼肋是否均处于正常工作模式进一步包括：

由井下主控电路查询特定状态字，判断多个翼肋是否均处于正常工作模式；所述特定状态字包括液压系统的转速、电流和/或压力参数。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据异常的翼肋，调整至少一个翼肋的输出推力，以调节导向力进一步包括：

根据异常的翼肋，确定待切换的工作模式及待调整的翼肋；所示待调整的翼肋为正常的翼肋；

根据所述待切换的工作模式，调整待调整的翼肋的输出推力。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调整待调整的翼肋的输出推力具体为：加大或减少待调整的翼肋的输出推力。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述加大或减少待调整的翼肋的输出推力具体为：

在特定角度区间，根据合成导向力角度及下发导向力角度的偏差确定加大或减少待调整的翼肋的输出推力。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于，若判断多个翼肋均处于正常工作模式，所述方法还包括：

基于正常工作模式，设置各翼肋的输出推力。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，翼肋个数为指定个数；两两翼肋间角度为指定角度。

8.一种导向力调节装置，特征在于，装置包括：

判断模块，适于判断多个翼肋是否均处于正常工作模式；

确定模块，适于若判断模块判断多个翼肋不是均处于正常工作模式，确定异常的翼肋；

调整模块，适于根据异常的翼肋，调整至少一个翼肋的输出推力，以调节导向力。

9.一种计算设备，包括：处理器、存储器、通信接口和通信总线，所述处理器、所述存储器和所述通信接口通过所述通信总线完成相互间的通信；

所述存储器用于存放至少一可执行指令，所述可执行指令使所述处理器执行如权利要求1-7中任一项所述的导向力调节方法对应的操作。

10.一种计算机存储介质，所述存储介质中存储有至少一可执行指令，所述可执行指令使处理器执行如权利要求1-7中任一项所述的导向力调节方法对应的操作。

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