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旋转导向工具长驱动轴受力分析及现场应用引言旋转导向工具是石油钻井行业常用的设备，其主要功能是在钻井过程中实现井眼方向的调整和控制。
在旋转导向工具中，长驱动轴是一个非常重要的部件，它承担着传递转动力和受力的重要功能。
本文将对旋转导向工具长驱动轴的受力特性进行分析，并结合现场实际应用，探讨其在钻井作业中的重要性。
1. 受力来源旋转导向工具长驱动轴在钻井作业中承受着多方面的力，主要包括：（1）扭矩载荷：来自于钻头对地层的钻进力和地层反力造成的扭矩；（2）轴向载荷：来自于钻井液的冲击和管柱的重力；（3）径向载荷：来自于钻具的离心力和地层反力的径向分量。
2. 受力分布在实际应用中，旋转导向工具长驱动轴上的受力是不均匀的，主要集中在连接部位和受力端。
由于扭矩载荷的存在，长驱动轴在受力端会产生弯曲和扭转，这对其材料强度和耐疲劳性提出了较高的要求。
3. 受力特性长驱动轴在受力过程中会产生应力和变形，应力是指单位面积内受到的力的大小，而变形是指长驱动轴在受力过程中发生的形状和尺寸的改变。
合理的受力设计需要考虑长驱动轴的强度、刚度和耐疲劳性，以确保其在钻井作业中能够承受各种复杂的力学环境。
二、现场应用1. 钻井作业在钻井作业中，旋转导向工具长驱动轴的性能直接关系到井下作业的顺利进行。
合理选择和设计长驱动轴，可以提高工具的使用寿命和可靠性，降低维护成本和井下作业风险。
2. 现场监测为了确保长驱动轴的安全运行，必须进行现场监测和定期检查。
包括检测其受力情况、磨损程度、疲劳裂纹和其他潜在问题，及时发现并处理，以保证长驱动轴的安全性和可靠性。
3. 优化设计通过对长驱动轴的受力特性进行分析和测试，可以优化其结构设计和材料选择，以提高其承载能力和耐疲劳性。
合理的优化设计可以降低材料成本、提高工具的使用寿命和可靠性。
结语旋转导向工具长驱动轴的受力分析及现场应用，是石油钻井行业中的一个重要课题。
通过本文对其受力特性和现场应用的分析，可以更好地了解其在钻井作业中的重要性，为设计选型和现场管理提供参考。
旋转导向工具长驱动轴受力分析及现场应用1. 引言1.1 研究背景当前，随着石油、天然气勘探开发的不断推进，旋转导向工具长驱动轴在油气井下作业中扮演着至关重要的角色。
该设备通过高速旋转，带动钻头进行钻进作业，实现了油井的定向钻探和地层分析任务。
随着油井深度的增加和作业环境的复杂化，长驱动轴所受力情况成为亟待研究的焦点之一。
了解长驱动轴受力特点，可有效指导工程师进行合理设计，提高设备的耐久性和稳定性，保障作业的顺利进行。
目前关于旋转导向工具长驱动轴受力分析的研究还比较有限，尤其是针对复杂井下工作环境下的应用情况。
深入探究长驱动轴受力分析方法和现场应用案例，对于完善旋转导向工具设计、提高作业效率具有积极的意义。
本研究旨在通过对旋转导向工具长驱动轴受力情况进行深入分析，探讨其关键技术指标及风险挑战，从而为油井作业提供更加可靠的技术支持。
的诠释将有助于使读者理解本研究的重要性和必要性，为接下来的研究内容打下坚实的基础。
1.2 研究意义旋转导向工具长驱动轴受力分析及现场应用的研究意义在于提高钻井作业的效率和安全性。
钻井作业是石油勘探开发过程中至关重要的环节，而长驱动轴作为旋转导向工具的核心部件，其受力分析对于确保钻井作业的顺利进行至关重要。
通过对长驱动轴的受力分析，我们可以了解其在不同工况下的受力情况，为工程师提供设计参考和优化方案。
通过研究长驱动轴的受力分析方法，可以为钻井作业提供更精准的数据支持，减少操作风险，提高施工效率。
现场应用案例的研究可以验证理论分析结果的可靠性，为工程实践提供参考依据。
综合分析长驱动轴的关键技术指标，可以指导工程师进行优化设计和选择合适的工具。
识别和分析风险与挑战，可以帮助钻井作业避免潜在的安全事故和生产损失。
本研究对于提高钻井作业的效率、降低成本和减少事故风险具有重要意义。
2. 正文2.1 旋转导向工具长驱动轴受力分析旋转导向工具是一种在井下作业中常用的工具，其长驱动轴作为其核心部件，承担着传递功率和受力的重要作用。
旋转导向工具驱动总成控制器设计【摘要】根据目前所研制的旋转导向工具驱动总成的矢量位移控制和多机通讯的要求，结合当今测控技术领域的发展趋势，提出了基于Modbus通讯协议的旋转导向工具驱动控制器的设计方案。
该控制器采用ARM7核心架构的微控制芯片，能够在井下高温高压工况下，实现数据通讯、电机PID调速和矢量位移闭环控制的功能。
实验室测试表明，设计的驱动总成控制器通讯稳定，运行正常，能够满足旋转导向工具导向控制的要求。
【关键词】Modbus 旋转导向驱动总成矢量位移控制闭环控制旋转导向钻井技术是当今钻井自动化的一项前沿技术，该技术通过钻柱旋转的导向方式，能够在井下根据作业指令，调整井眼轨迹，从而具有显著提高钻井速度和降低钻井成本的优点。
随着油田钻井作业对该项技术需求的增加，国内的一些研究院所，已经着手开展旋转导向工具关键技术的研究和样机的研制。
中海油研究总院自2001年就已经针对旋转导向技术开展相关研究工作，现已成功研制出旋转导向钻井工具样机，并已经在陆地油田进行了30余井次的现场试验，初步达到了工程化应用的水平。
该工具采用旋转芯轴和不旋转外套相结合的设计方案，通过井下微电机驱动安装在不旋转外套上的3个导向滑块，实现导向执行机构的偏心位移矢量控制。
为了实现在井下对旋转导向钻井工具精确的偏心位移矢量控制，安装在旋转导向工具不旋转外套上的驱动总成是关键部件之一。
本文介绍了针对驱动总成的控制器，以ARM7为核心架构搭建处理器，基于MODBUS 通讯协议，通过嵌入式一体化开发和模块化设计，实现了旋转导向工具井下控制、数据采集和数据通讯的功能。
＜b＞ 1 驱动总成＜/b＞驱动总成安装在旋转导向工具的不旋转外套上，是一套机电一体化的液压执行系统。
如图1所示，其主要结构包括：电机、柱塞泵、电磁阀、液压缸、位移传感器和驱动控制器。
系统工作时，电机依靠井下发电机提供电源，带动柱塞泵工作，使得驱动总成内部产生液压动力；驱动控制器采集位移传感器数据，得到液压缸的行程位置，通过控制电磁阀的开合状态改变液压油的流向，控制液压缸运动到设定的控制位置。
φ178旋转导向钻井工具设计及控制轴的动力学分析摘要：旋转导向钻井技术是现代导向钻井技术的发展方向，主要应用于大位移井、多分支井等复杂结构的井作业。
本文综述了旋转导向钻井工具的国外现状，阐明了在我国发展旋转导向钻井技术的重要性和必要性，介绍了它的工作原理及结构组成 ,指出了研制该工具的主要技术特点。
调制式旋转导向钻井工具的导向执行机构是靠外泥浆液压力差驱动的原理来实现的，这是旋转导向钻井工具能否正常工作的关键。
所以，对其液压盘阀分配系统和控制轴进行分析计算，及其在井下不同工况下所受的力进行分析计算。
分析了旋转导向钻井系统的井下钻井工具系统的测控方式，偏置方式和导向方式。
完成了导向执行机构机械部分的设计，最后，对控制轴进行了动力学分析，并对工具进行了经济型评价和总结。
关键词：旋转导向钻井；设计；动力学分析Design and Control of the Dynamic Analysis of Shaft of 178 mm Diameter Rotary Steerable Drilling ToolAbstractRotary steerable drilling technology is the development of modern drilling technology-oriented direction, mainly used in extended reach well, the complex structure of multi-lateral wells in wells operating. This paper reviews the domestic and international drilling tool status, illustrates the development of rotary steerable drilling technology of the importance and necessity to introduce the working principle and its composition, that the development of the main technical features of the tool. Modulated rotary steerable drilling tool driven by the executing agency is the pressure difference between inside and outside the mud fluid-driven principles to achieve, which is whether the drilling tool to work the key. Therefore,its hydraulic disc distribution system and control valve axis analysis and calculation, and its different working conditions in underground analyzing and calculating the force. Analysis of downhole rotary steerable drilling tool drilling system monitoring and control system mode, manner and orientation bias way. Complete guide the design of mechanical parts of the implementing agencies, and finally, axis of the dynamic analysis of the control, and the tools of the economic evaluation and summary.KeywordsRotary Steerable Drilling; Design; Dynamic Analysis目录第一章绪论 (1)1.1 本论文研究的目的、价值和意义 (1)1.2 国外研究状况及趋势 (1)1.2.1 国外旋转导向钻井系统研究与发展现状 (1)1.2.2 国旋转导向钻井系统研究现状 (3)1.3 毕业设计论文的主要容 (5)第二章旋转导向钻井装置方案对比分析 (6)2.1 旋转导向钻井工具的分类 (6)2.2 三种旋转导向钻井系统的结构特征和对比 (6)2.2.1 Auto Trak 旋转导向钻井系统 (6)2.2.2 Power Drive 旋转导向钻井系统 (6)2.2.3 Geo-Pilot旋转导向钻井系统 (7)2.2.4 三种不同方式旋转导向系统对比 (7)2.3 旋转导向钻井方案的选择 (8)第三章旋转导向钻井系统总体结构及工作原理 (9)3.1 旋转导向钻井系统的组成 (9)3.2 旋转导向钻井工具工作原理 (9)3.3 旋转导向钻井工具的结构特点 (12)3.4 旋转导向钻井工具的设计特点 (13)第四章旋转导向钻井装置（机械部分）设计 (14)4.1 导向机构的导向原理和组成 (14)4.2 导向钻井工具设计中的主要考虑因素 (16)4. 3 巴掌与井壁接触强度的计算 (18)4. 4 盘阀泥浆过流的有效面积计算 (18)4.5 巴掌的销钉的强度校核 (20)4.6 挡块上的螺钉强度校核 (20)4.7 盘阀连接螺钉强度校核 (21)4.8 液压盘阀系统的设计 (21)4.8.1 上盘阀的结构设计和计算 (22)4.8.2 上盘阀传动轴的校核 (25)4.9 盘阀加压弹簧的设计 (26)4.10 下盘阀的设计 (27)4.11 上下盘阀导通时间计算 (28)4.12 工具体的校核 (30)第五章控制轴的动力学分析 (32)5.1 控制轴的介绍 (32)5.2 控制轴的力学模型 (32)5.3 控制轴的刚度分析 (34)第六章旋转导向工具经济性评估 (37)6.1 旋转导向工具的加工成本 (37)6.2 旋转导向工具的经济效果 (37)第七章结论及建议 (39)7.1 结论 (39)7.2 建议 (39)参考文献 (40)致 (42)第一章绪论1.1 本论文研究的目的、价值和意义为了节约开发成本和提高石油产量，对那些受地理位置限制或开发后期的油田 , 通常通过开发深井、超深井、大位移井和长距离水平井来实现，进而造成复杂结构的井不断增多。
收稿日期:2008 10 08作者简介:李 俊(1981 ),男,江西南昌人,硕士,2008年毕业于西南石油大学机械电子工程专业,主要研究方向为仪表控制系统设计,E mail:lijun4929@ 。
文章编号:1001 3482(2009)02 0063 04动态指向式旋转导向钻井工具设计探讨李 俊1,倪学莉1,张晓东2(1.海洋石油工程股份有限公司,天津300451;2.西南石油大学机电工程学院,成都610500)摘要:旋转导向钻井技术在钻大位移井、分支井时具有独特的优越性。
井下旋转导向工具是旋转导向钻井系统的核心部件。
分析了国内外的旋转导向钻井系统的现有工作方式及优缺点,提出了动态指向式旋转导向钻井工具的设计新思想,介绍了其工作原理及结构,并详述了该工具的设计重点、难点及解决措施。
关键词:旋转导向钻井工具;稳定平台;偏置结构;指向式中图分类号:T E921.202 文献标识码:AApproaching of Dynamic Point the bit Rotary Steering Drilling ToolLI Jun 1,NI Xue li 1,ZH ANG Xiao dong 2(1.Of f shore Oil E ngineer ing Co.,L td.,T ianj in 300451,China;2.College of M echanical and Eleetr onicEngineer ing,Southwest Petr oleum Univ er sity ,Chengdu 610500,China)Abstract:Rotary steering drilling technolog y presents its priority in drilling ex tended r each w ell and branch w ell.Do w nhole rotary steering too l is the core of rotary steering system and the basic of achiev ing rotary steering.T he operating mo de and r elating merits of rotary steer ing sy stem at ho me and abroad w er e analyzed;new tho ug ht of desig ning dy namic point the bit rotary steering drilling to ol proposed;its operating principle and structure intro duces.The stress,difficulty and settlement in designing dynam ic point the bit rotary steer ing drilling to ol detailedly w ere de scribed.Key words:rotary steering drilling too l;stabilized platform;bias unit;point the bit 旋转导向钻井技术是20世纪90年代发展起来的一项尖端自动化钻井新技术,已被各国先进的石油公司相继采用,并逐步趋于成熟。
旋转导向工具长驱动轴受力分析及现场应用1. 引言1.1 研究背景旋转导向工具是一种在石油钻井过程中广泛应用的工具，其主要作用是通过旋转钻杆来改变钻头的方向，以实现井眼的导向控制。
旋转导向工具长驱动轴是该工具的核心部件之一，承担着传递扭矩和受力的重要作用。
在实际工作中，长驱动轴会受到复杂的受力环境的影响，需要对其受力情况进行深入分析，以确保其工作稳定可靠。
随着石油勘探开发的深入和钻井技术的不断进步，对旋转导向工具长驱动轴的设计和使用提出了更高的要求。
对其受力分析及现场应用进行深入研究具有重要意义。
通过对其结构及工作原理、受力分析方法和现场应用案例的分析，可以为其优化设计方案提供参考，同时也为未来研究和发展提供借鉴。
本文旨在通过对旋转导向工具长驱动轴受力分析及现场应用的研究，探讨其优化设计方案和实验验证结果，为提高其工作效率和稳定性提供理论支持和实践指导。
通过对研究背景的阐述，可以更好地理解本文研究的意义和目的。
1.2 研究目的研究目的是为了探讨旋转导向工具长驱动轴在受力过程中的特点和规律，为工程实践提供理论支撑。
通过深入研究其结构和工作原理，我们旨在分析其受力情况，并探讨受力分析方法和理论基础，从而为优化设计方案提供依据。
通过现场应用案例分析和实验验证，我们希望能够验证研究成果的有效性，为相关工程领域的实践工作提供参考和指导。
最终的目的是为了解决旋转导向工具长驱动轴在实际工程中可能面临的问题，提出改进建议，并为未来的研究工作提供展望和方向。
通过这些研究工作，我们希望能够为相关领域的工程技术发展做出贡献。
1.3 研究意义旋转导向工具是一种常用的钻井工具，在油气勘探和生产中具有重要作用。
对旋转导向工具长驱动轴受力分析及现场应用的研究具有重要的意义。
通过对旋转导向工具长驱动轴的受力分析，可以更好地了解其在工作过程中受到的力的作用，有助于优化设计和提高其工作性能。
现场应用案例分析可以验证理论分析的有效性，为实际应用提供参考依据。
旋转导向工具长驱动轴受力分析及现场应用引言旋转导向工具长驱动轴是近年来在石油钻探领域中得到广泛应用的一种新型设备，在油气井的建设和作业过程中起着至关重要的作用。
本文将对旋转导向工具长驱动轴的受力分析以及在现场应用中的情况进行深入探讨，旨在为石油钻探行业的从业人员提供一定的参考和指导。
1. 旋转导向工具长驱动轴的结构与工作原理旋转导向工具长驱动轴是一种利用电动机或液压马达进行驱动的设备，主要由驱动轴、导向头、转子、驱动电机等部件构成。
其工作原理是通过驱动轴的旋转将转子带动，使导向头进行导向工作，进而实现油井的定向钻井和定向探井。
2. 受力分析旋转导向工具长驱动轴在使用过程中会受到多种受力，包括扭转力、径向力、轴向力等。
扭转力是最主要的受力形式，其大小直接影响到设备的工作效果和使用寿命。
扭转力主要来源于转子与井眼壁之间的摩擦力，当转子受到摩擦力的作用时就会产生扭转力。
在实际使用中，为了减小扭转力对设备的影响，需要在设计时考虑到转子与井眼壁之间的接触面积、材料摩擦系数等因素，并通过合理的润滑措施来减小摩擦力，从而降低设备的扭转力。
设备在工作时还会受到径向力和轴向力的影响。
径向力主要是由于转子在井眼中旋转时受到的离心力引起的，而轴向力则主要是由于导向头对井壁的作用力引起的。
为了保证设备的稳定性和安全性，需要在设计时考虑到径向力和轴向力的影响，并通过合适的结构设计和材料选择来减小受力对设备的影响。
3. 现场应用旋转导向工具长驱动轴在石油钻探现场起着至关重要的作用，其稳定性和可靠性直接关系到油井的建设和作业效果。
在现场应用中需要特别注意以下几个方面：3.1 设备的安装和调试在安装和调试设备时需要确保设备的各个部件安装正确、密封良好，并通过适当的润滑措施来减小设备的摩擦力，从而降低扭转力的影响。
还需要通过合适的结构设计来减小径向力和轴向力的影响，从而保证设备的稳定性和安全性。
3.2 设备的操作和维护在设备的操作和维护过程中需要定期检查设备的各个部件，特别是关键部件的磨损和损坏情况，并及时进行维护和更换。
旋转导向工具驱动总成控制器设计【摘要】根据目前所研制的旋转导向工具驱动总成的矢量位移控制和多机通讯的要求，结合当今测控技术领域的发展趋势，提出了基于modbus通讯协议的旋转导向工具驱动控制器的设计方案。
该控制器采用arm7核心架构的微控制芯片，能够在井下高温高压工况下，实现数据通讯、电机pid调速和矢量位移闭环控制的功能。
实验室测试表明，设计的驱动总成控制器通讯稳定，运行正常，能够满足旋转导向工具导向控制的要求。
【关键词】modbus 旋转导向驱动总成矢量位移控制闭环控制旋转导向钻井技术是当今钻井自动化的一项前沿技术，该技术通过钻柱旋转的导向方式，能够在井下根据作业指令，调整井眼轨迹，从而具有显著提高钻井速度和降低钻井成本的优点。
随着油田钻井作业对该项技术需求的增加，国内的一些研究院所，已经着手开展旋转导向工具关键技术的研究和样机的研制。
中海油研究总院自2001年就已经针对旋转导向技术开展相关研究工作，现已成功研制出旋转导向钻井工具样机，并已经在陆地油田进行了30余井次的现场试验，初步达到了工程化应用的水平。
该工具采用旋转芯轴和不旋转外套相结合的设计方案，通过井下微电机驱动安装在不旋转外套上的3个导向滑块，实现导向执行机构的偏心位移矢量控制。
为了实现在井下对旋转导向钻井工具精确的偏心位移矢量控制，安装在旋转导向工具不旋转外套上的驱动总成是关键部件之一。
本文介绍了针对驱动总成的控制器，以arm7为核心架构搭建处理器，基于modbus通讯协议，通过嵌入式一体化开发和模块化设计，实现了旋转导向工具井下控制、数据采集和数据通讯的功能。
1 驱动总成驱动总成安装在旋转导向工具的不旋转外套上，是一套机电一体化的液压执行系统。
如图 1所示，其主要结构包括：电机、柱塞泵、电磁阀、液压缸、位移传感器和驱动控制器。
系统工作时，电机依靠井下发电机提供电源，带动柱塞泵工作，使得驱动总成内部产生液压动力；驱动控制器采集位移传感器数据，得到液压缸的行程位置，通过控制电磁阀的开合状态改变液压油的流向，控制液压缸运动到设定的控制位置。
旋转导向工具需要轴向安装3个驱动总成，相邻的驱动总成之间的夹角为120°。
为了达到矢量位移控制的要求，驱动总成之间需要协调控制，同时，对于驱动总成上集成的电机、电磁阀和传感器也要进行实时的控制和信息采集，这样对于控制器的处理性能要求较高，因此，在控制系统的设计方案上采用分层控制的结构，如图2所示，自上而下分为管理层、协调层和应用层。
管理层由地面工控机负责整个旋转导向工具驱动控制系统的监控和调试，在地面调试时，地面工控机通过rs232串行接口与井下中控机连接，进行发送指令和采集数据，当旋转导向工具在井下作业时，地面工控机将指令发送给泥浆分流装置，通过改变下行泥浆脉冲完成指令发送，同时，随钻测量工具将井下所采集的数据通过上行泥浆脉冲发送给地面压力采集模块，由其将解析出来的数据发送给地面工控机；协调层通过安装在旋转导向工具电子腔内的井下中控机，实现各个控制层之间的数据交换；应用层能够实现对驱动总成的控制。
对于驱动总成控制器的设计在应用层完成。
2 硬件设计2.1 微控制单元驱动总成控制器的微控制单元选用adi公司的aduc7128处理器芯片。
aduc7128具有一个128kb内存的32位arm7risc微控制器核，一个10 bit数模转换器（dac），一个12 bit 1 msps adc，一个16 bit脉宽调制器（pwm）和正交编码器，输入通道达14路，集成2阶低通滤波器（lpf）和可编逻辑阵列（pla），有一个32 bit，21 mhz的直接数字频率合成器（dds）连接到dac输入端，其中该dac还包含一个10ω线路驱动器，可工作在差分和单端输入模式下，具有温度传感器和电压比较器，以lfcsp形式封装，可以通过jtag 接口实现编程和调试。
2.2 电源转换单元外部输入的直流电压范围为：43v～53v，根据系统中电子元器件对电压的需求，需要通过降压的方式产生5v、3.3v和2.5v的电压，具体的实现方法如下：选用dc/dc电源转换芯片lm5010amh，将外部直流电压转换为驱动控制板的供电电压5v；mcu芯片aduc7128需要3.3v的数字和模拟电源进行供电，因此，通过ldo芯片ap122_33将对驱动控制板供电的5v电压转换为3.3v电压，同时，将此数字电源经过一个30μh的电感进行隔离，可以得到所需的3.3v模拟电源；另外，与驱动控制板连接的位移传感器所需的工作电压为2.5v，可以采用ldo电压转换芯片adr441b-r，将3.3v电压进行转换而得到。
2.3 位移监测单元选用霍尼韦尔公司生产的mlt系列线性位移传感器，对驱动总成的位移数据进行实时采集，该传感器电气行程达101.6mm，线性度达1%。
位移传感器所采集的位移信号通过由运算放大器ad8603所构成的电压跟随器，进入adc采样。
2.4 电机驱动控制单元bldc驱动器选用a3930，该控制ic集成了整流逻辑控制功能，仅需要少量的外部mosfet便可工作，既能够减少微处理器的负载，提高系统的可靠性与稳定性，又能够减少电路板面积，有利于安装。
在驱动电机时，通过mcu芯片aduc7128驱动bldc驱动控制器a3930，a3930经过mosfet桥式电路驱动直流电机，同时，a3930芯片监测直流电机上面的霍尔传感器信号，最后，经过pid控制算法修正，构成闭环控制系统，使直流电机转速稳定在设定值。
2.5 电磁阀控制单元根据驱动总成的液压控制系统的具体要求，mcu芯片aduc7128设计提供3路电磁阀控制信号输出，其所发出的电磁阀控制信号，经过2片并联的ucc27424驱动芯片，对电磁阀进行驱动。
ucc27424是一款高速双同相mosfet驱动器，工作电压范围为4.5v～15v，电流驱动范围可达-4a～4a，通过2个芯片并联，可以得到更高的驱动电流输出。
2.6 通讯单元由于驱动总成控制器与上层协调层的井下中控机之间的通讯为多机通讯，其中，驱动总成控制器为从机，井下中控机为主句，因此，为了确保数据通讯的可靠性，通讯方案采用rs485物理接口。
rs485采用差分方式传输数据信号，具有抗噪声干扰、传输距离长、可以连接多台从机的优点。
采用sn65hvd1781作为rs485的接口芯片，工作电压为3.3v，传输速率可达10 mbps，soic封装，具有功耗低，传输速率高，集成度高的特点。
3 软件设计驱动总成控制器的软件程序采用c语言编写，主要由3个子程序模块构成：电机闭环控制模块、液压缸行程闭环控制模块、modbus 数据解析模块。
3.1 电机闭环控制模块该模块控制直流电机的运行，以确保驱动总成能够具有充足的动力。
软件会根据井下中控机所发送的电机速度设定值与当前电机转速，计算出二者之间的速度差值；如果速度差值大于阈值，电机会根据pid算法进行加速或减速，直至当前电机转速达到电机转速设定值。
所谓pid控制是根据给定值r（t）与实际输出值c（t）所构成的控制偏差： e（t）=r（t）-c（t），将该偏差的比例（p）、积分（i）和微分（d）通过线性组合构成控制量，对被控对象进行控制。
pid调节的控制规律如下：式中：kp——比例系数；ti——积分时间常数；td——微分时间常数。
3.2 液压缸行程闭环控制模块该模块通过检测位移传感器的数值，获知当前液压缸的行程数据，通过与井下中控机所发送的液压缸目标位移设定值进行对比，对当前驱动总成中的电磁阀开合进行控制，从而改变液压油的流向，使液压缸能够运行到设定的位置。
3.3 modbus数据解析模块该模块用来处理驱动总成控制器与井下中控机之间基于modbus协议的数据通讯。
modbus协议最初是由modicon公司于1978年开发的一种通信协议，现已成为适用于电子控制器上的一种通用语言，广泛应用于工业自动化领域，具有开放、简单的优点。
modbus 协议是具有主从结构的通讯协议，能够设置1个主机和最多247个从机，从机需要接收到主机所发出的请求，才能够与主机通讯，并且不能主动发起通讯请求，另外，从机之间不能进行通讯。
modbus 协议规定，主机可以向多个从机发送请求，每个从机都具有自己的一个8位地址编码（地址编码范围1-247），每个从机的地址码是唯一的。
modbus具有两种信息传送模式，rtu（remote terminal unit）模式和ascii模式。
由于，在相同通讯速率条件下，rtu模式比ascii模式能够传输更多数据，因此，在控制系统中，选用rtu模式。
使用rtu模式，所发送的信息帧之间的时间间隔至少应为3.5个字符时间，波特率为19200bps，信息帧包括4个部分，分别为：从机地址、功能代码、数据和crc校验。
4 实验结果为了测试驱动总成控制器的工作性能，试验样机在实验室内进行了功能测试试验，重点考察驱动总成控制器的数据采集、数据通讯和闭环控制性能。
试验结果表明，驱动总成控制器能够完成对各执行元件的控制，通讯接口工作正常。
5 结论针对旋转导向工具驱动总成井下控制和数据采集需要，本文提出了基于arm7核心架构和modbus通讯协议的控制器技术解决方案，该方案结构简单，集成度高、通讯稳定，抗干扰能力强，能够适用于现场旋转导向钻井作业的需要。
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