旋转导向钻井工具姿态测量陀螺仪故障估计与处理方法

• 作者: 耿艳峰 孙建 王伟亮 程民彪
• 来源期刊: 中国惯性技术学报
• 关键词: 旋转导向 故障估计 故障处理 自适应扩展集员卡尔曼滤波 陀螺仪
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 可靠性研究|Reliability Research
• 页码范围: 273-280
• 页数: 8页
• 分类号: TE921
• 语种: 中文
• DOI: 10.13695/j.cnki.12-1222/o3.2021.02.019

摘要

针对旋转导向钻井工具姿态测量系统陀螺仪故障问题,提出一种陀螺仪加性故障估计与处理方法.首先将陀螺仪故障增广为状态变量,融合加速度计测量信息建立非线性测量模型;然后针对由于模型线性化、陀螺仪漂移、钻井过程的高温、高压、强振动等因素导致卡尔曼滤波算法估计精度变差的问题,将测量误差等效为幅值有界但分布未知的误差,提出了一种自适应扩展集员卡尔曼滤波算法,实现了陀螺仪加性故障的准确估计,利用陀螺仪故障估计值校正陀螺仪输出,实现故障条件下工具面角的准确测量.样机模拟实验结果表明在发生陀螺仪故障情况下,基于所提出的算法,工具面角估计值的最大均方根误差为3.841°,满足实际钻井技术需求,为提高旋转导向钻井工具姿态测量系统的可靠性奠定了基础.