تعويض خطأ البوصلة الإلكترونية في نظام العنوان المغناطيسي

النقاط الرئيسية

جيروسكوب MEMS الجديد هو نوع من الجيروسكوب بالقصور الذاتي مع بنية بسيطة، والتي تتميز بمزايا التكلفة المنخفضة، وصغر الحجم، ومقاومة الاهتزازات العالية للصدمات. يمكن لجيروسكوب الشمال بالقصور الذاتي أن يكمل الشمال المستقل الذي يبحث عن جميع الأحوال الجوية دون قيود خارجية، ويمكنه تحقيق سرعة وكفاءة عالية ودقة عالية وعمل مستمر. استنادًا إلى مزايا جيروسكوب MEMS، يعد جيروسكوب MEMS مناسبًا جدًا لنظام العثور على شمال قاع البئر. تصف هذه الورقة بحث الاندماج المجزأ لنظام اكتشاف شمال البئر الجيروسكوبي MEMS. فيما يلي سيتم عرض الاكتشاف الشمالي المحسّن ذو الموقعين، ومخطط اكتشاف الشمال لدمج البئر الجيروسكوبي MEMS وتحديد قيمة العثور على الشمال.

تحسين العثور على موقعين في الشمال

يحدد مخطط البحث عن الشمال الثابت ذو الموقعين عمومًا 0 درجة و180 درجة كموضعين أولي ونهائي لبحث الشمال. بعد التجارب المتكررة، يتم جمع السرعة الزاوية لإخراج الجيروسكوب، ويتم الحصول على زاوية البحث الشمالية النهائية من خلال الجمع بين خط العرض المحلي. اعتمدت التجربة طريقة الموضعين كل 10 درجات، وجمعت 360 درجة من القرص الدوار، وتم جمع إجمالي 36 مجموعة من البيانات. بعد حساب متوسط كل مجموعة من البيانات، تم عرض قيم الحل المقاسة في الشكل 1 أدناه.

الشكل 1: منحنى تركيب إخراج الجيروسكوب من 0 إلى 360 درجة

كما يتبين من الشكل 1، فإن منحنى تركيب الإخراج هو منحنى جيب التمام، ولكن البيانات التجريبية والزوايا لا تزال صغيرة، والنتائج التجريبية تفتقر إلى الدقة. تم إجراء تجارب متكررة، وتم تمديد زاوية الاستحواذ إلى 0 ~ 660 درجة، وتم إجراء طريقة الموضعين كل 10 درجات من 0 درجة، وتم عرض نتائج البيانات في الشكل 2. اتجاه الصورة هو جيب التمام منحنى، وهناك اختلافات واضحة في توزيع البيانات. عند قمة وقاع منحنى جيب التمام، يكون توزيع نقاط البيانات متناثرًا وتكون درجة الملاءمة للمنحنى منخفضة، بينما في المكان الذي به أعلى ميل للمنحنى، تكون ملاءمة نقاط البيانات للمنحنى أكثر بديهي.

الشكل 2: منحنى تركيب إخراج الجيروسكوب في موقعين 0 ~ 660 درجة

بالاقتران مع العلاقة بين السمت وسعة إخراج الجيروسكوب في الشكل 3، يمكن استنتاج أن البيانات مناسبة بشكل أفضل عندما يتم اعتماد اكتشاف الشمال ذو الموضعين عند 90 درجة و270 درجة، مما يشير إلى أنه من الأسهل والأكثر دقة الكشف الزاوية الشمالية في الاتجاه الشرقي الغربي. لذلك، يتم استخدام 90 درجة و270 درجة، بدلاً من 0 درجة و180 درجة، في هذه الورقة باعتبارها موقعين شماليين يبحثان عن مواضع اكتساب مخرجات الجيروسكوب.

الشكل 3: العلاقة بين السمت وسعة إخراج الجيروسكوب

MEMS جيروسكوب بئر الانصهار شمالًا

عندما يتم استخدام الجيروسكوب MEMS في نظام اكتشاف البئر الشمالي، فإنه يواجه بيئة معقدة، وستكون هناك زاوية متغيرة مع الحفر، وبالتالي يصبح حل الزاوية الشمالية أكثر تعقيدًا. في هذا القسم، استنادًا إلى تحسين مخطط اكتشاف الشمال ثنائي الموقع في القسم السابق، تم اقتراح طريقة للحصول على زاوية الموقف من خلال التحكم في الدوران وفقًا لمعلومات بيانات الإخراج، ويتم الحصول على الزاوية المضمنة مع الشمال. يظهر مخطط التدفق المحدد في الشكل 4.

يتم نقل جيروسكوب MEMS إلى الكمبيوتر العلوي من خلال واجهة البيانات RS232. كما هو موضح في الشكل 4، بعد الحصول على زاوية الشمال الأولية من خلال البحث شمالًا في الموقعين، يتم تنفيذ الخطوة التالية للحفر أثناء الحفر. وبعد تلقي تعليمات الشمال تتوقف أعمال الحفر. يتم جمع إخراج زاوية الموقف بواسطة جيروسكوب MEMS وإرساله إلى الكمبيوتر العلوي. يتم التحكم في دوران نظام البحث عن شمال البئر من خلال معلومات زاوية الموقف، ويتم ضبط زاوية التدحرج وزاوية الميل إلى 0. زاوية العنوان في هذه اللحظة هي الزاوية بين المحور الحساس واتجاه الشمال المغناطيسي.

في هذا المخطط، يمكن الحصول على الزاوية بين جيروسكوب MEMS واتجاه الشمال الحقيقي في الوقت الفعلي من خلال جمع معلومات زاوية الموقف.

الشكل 4: مخطط تدفق العثور على الشمال

يتم تحديد القيمة التي تسعى إلى الشمال

في مخطط اكتشاف الشمال الاندماجي، تم إجراء اكتشاف الشمال المحسن ذو الموقعين على جيروسكوب MEMS. بعد الانتهاء من اكتشاف الشمال، تم الحصول على موضع الشمال الأولي، وتم تسجيل زاوية العنوان θ، وكانت حالة الموقف الأولية (0،0، θ)، كما هو مبين في الشكل 5 (أ). عندما يتم الحفر، تتغير زاوية وضع الجيروسكوب، ويتم تنظيم زاوية اللف وزاوية الميل بواسطة الطاولة الدوارة، كما هو موضح في الشكل 5 (ب).

كما هو موضح في الشكل 5 (ب)، عند حفر لقمة الحفر، يتلقى النظام معلومات زاوية الموقف لأداة الموقف، ويحتاج إلى الحكم على أحجام زاوية اللفة γ 'وزاوية الملعب β'، وتدويرها من خلال التحكم في الدوران النظام لجعلها تتحول إلى 0. في هذا الوقت، بيانات زاوية عنوان الإخراج هي الزاوية بين المحور الحساس واتجاه الشمال المغناطيسي. يجب الحصول على الزاوية بين المحور الحساس واتجاه الشمال الحقيقي وفقًا للعلاقة بين الشمال المغناطيسي واتجاه الشمال الحقيقي، ويجب الحصول على زاوية الشمال الحقيقية من خلال الجمع بين زاوية الانحراف المغناطيسي المحلية. الحل هو كما يلي:

θ’=Φ-∆φ

في الصيغة أعلاه، θ 'لقمة الحفر وزاوية الاتجاه الشمالي الحقيقية، ∆φ هي زاوية الانحراف المغناطيسي المحلي، Φ هي لقمة الحفر وزاوية الشمال المغناطيسية.

الشكل 5: تغيير زاوية الموقف الأولي والحفر

يتم تحديد القيمة التي تسعى إلى الشمال

في هذا الفصل، تمت دراسة مخطط اكتشاف الشمال لجيروسكوب MEMS تحت الأرض لنظام اكتشاف الشمال. استنادًا إلى مخطط اكتشاف الشمال ثنائي الموقع، يُقترح مخطط اكتشاف شمالي محسّن ثنائي الموقع بزاوية 90 درجة و270 درجة كمواضع بداية. مع التقدم المستمر لجيروسكوب MEMS، يمكن لجيروسكوب MEMS الذي يبحث عن الشمال تحقيق اكتشاف مستقل للشمال، مثل MG2-101، نطاق القياس الديناميكي الخاص به هو 100 درجة / ثانية، ويمكن أن يعمل في بيئة -40 درجة مئوية ~ +85 درجة مئوية ، عدم استقرار التحيز هو 0.1 درجة / ساعة، والسرعة الزاوية العشوائية هي 0.005 درجة / √ ساعة.

أتمنى أن تتمكن من فهم مخطط اكتشاف الشمال لجيروسكوب MEMS من خلال هذه المقالة، وأتطلع إلى مناقشة المشكلات المهنية معك.