电磁式可控震源系统畸变分析与控制

【摘要】作为一项高精度地球物理勘探方法，地震勘探被广泛应用于矿产资源普查和地质构造解释。在国际地震勘探领域，可控震源已经替代炸药震源成为地震勘探的主要激发源。电磁式可控震源是一种宽频可控震源，在浅层高分辨率地震勘探领域，较其他类型的可控震源具有明显优势。但是，随着振动频率的升高，由震源与大地非线性耦合引起的信号畸变问题愈加突出，实际地震勘探精度受限。本论文以可控震源‐大地耦合系统为研究对象，从可控震源‐大地耦合系统建模、畸变分析以及畸变控制三个方面对电磁式可控震源的非线性畸变问题进行了研究，用数值模拟和实验的方法分析了电磁式可控震源系统的畸变特征及控制策略，并提出了电磁式可控震源的一体化控制器设计方案，为进一步研究电磁式可控震源系统结构和运动控制提供理论依据。首先，根据电磁式可控震源的机械结构特点，运用运动学原理建立了电磁式可控震源的双参数线性弹性等效模型；在此基础上，考虑电磁式可控震源系统缺陷、基板‐大地耦合作用、岩土介质尺度效应等非线性因素的影响，建立了电磁式可控震源的分段线性弹性等效模型；最后，基于增广最小二乘系统辨识算法的原理，提出了具有较好应用前景的电磁式可控震源测试法建模方案。其次，考虑系统非线性的影响，通过数值模拟对可控震源幅值和相位畸变进行了定性和定量分析，给出了不同畸变下地震子波的特征参数。然后对国产PHVS-500型电磁式可控震源进行了畸变测试和分析，结果表明该电磁式可控震源低频谐波畸变明显，高频相位畸变较大。最后，为了解决电磁式可控震源的信号畸变问题，分别给出了针对系统模型已知的PID控制方案；针对非最小相位系统的前馈补偿PID控制方案；针对相位畸变的全数字锁相控制控制方案；针对可控震源系统的复杂非线性和模型参数的不确定性，给出了具有强鲁棒性的基于增广最小二乘系统辨识算法的广义预测控制方法，并通过数值模拟验证了方案的有效性。最后，针对现有电磁式可控震源电控系统控制精度低、相位一致性差等缺陷，提出了一种基于FPGA的电磁式可控震源一体化控制器设计方案，硬件仿真和测试表明控制方案稳定可靠，为我国矿产资源精细勘查提供了可靠的技术保障。
【作者】姚恩超；
【导师】姜弢；
【作者基本信息】吉林大学，测试计量技术及仪器，2014，硕士
【关键词】电磁式可控震源；系统非线性；信号畸变；系统建模；一体化控制器；

【参考文献】
[1]翟萌.国际战争罪中征募童子军问题研究[D].哈尔滨工业大学,国际法学,2014,硕士.
[2]兰天.黑龙江省城镇企业职工基本养老保险制度研究[D].黑龙江大学,社会保障,2013,硕士.
[3]颜秉勇,田作华,施颂椒,翁正新,时石.基于故障跟踪估计器的非线性时滞系统故障诊断[J].控制与决策,2009,01:133-136.
[4]张淼,陈治平,陈思哲,周春平,陈林.孤岛双馈风力发电机组最大风能捕获策略[J].微特电机,2015,01:46-49+64.
[5]张雁玲.我国公路基础设施建设启动民间资本的对策研究[D].华北电力大学（北京）,技术经济及管理,2003,硕士.
[6]董潇潇.唐山市西苑社区特殊空巢老人的养老保障问题研究[D].西南交通大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[7]王凤华.荧光原位杂交检测胃癌HER2基因扩增的应用价值[D].青岛大学,病理学,2013,硕士.
[8]李贵元.神头二电厂500MW火电机组耗差分析系统的研究与开发[D].华北电力大学（河北）,动力工程,2004,硕士.
[9]李海侠.武汉市东湖周边道路尘埃的磁性结构特征及其环境意义[D].中国地质大学,地球探测与信息技术,2003,硕士.
[10]谭兴龙,王坚,李增科.基于SVD的改进抗差UKF算法及在组合导航中的应用[J].控制与决策,2014,10:1744-1750.
[11]张丽.教育实习对职前英语教师信念影响的调查研究[D].西北师范大学,课程与教学论,2013,硕士.
[12]王雪松,潘杰,程玉虎,曹戈.基于相似度衡量的决策树自适应迁移[J].自动化学报,2013,12:2186-2192.
[13]姜向阳.半导体少子寿命测试仪的研究与改进[D].上海交通大学,光学工程,2013,硕士.
[14]范文礼,刘志刚.隐性故障对小世界电网连锁故障的影响分析[J].电力系统自动化,2013,21:23-28.
[15]尹立.基于支持向量机的某区域电网电力需求的预测研究[D].北京交通大学,2014.
[16]田文斌,陆燕萍,单百明.地震勘探中探区电子沙盘制作与应用[J].石油地球物理勘探,2010,S1:224-229+240+259-260.
[17]洪慧杰.西部地区生产性财政支出对经济增长的影响：一个比较分析[D].西北大学,财政学,2014,硕士.
[18]田果.萨拉萨蒂创作演秦的风格特征及其文化分析[D].河南大学,音乐学,2004,硕士.
[19]韩潇霏.“有限能力”社会工作者研究[D].华中师范大学,社会工作,2014,硕士.
[20]陈谦.老年人旅游偏好研究[D].河北经贸大学,企业管理,2013,硕士.
[21]方师师.中国社会网络中的动态媒介过程：关系、结构与意义[D].复旦大学,新闻学,2013,博士.
[22]杜欣怡.网络背景下政府重塑公信力问题研究[D].江西财经大学,行政管理,2013,硕士.
[23]吕强.高龄股骨颈骨折髋关节置换与经皮空心钉内固定治疗疗效对比分析[D].吉林大学,临床医学（专业学位）,2014,硕士.
[24]张冲.基于ARM和RFID技术的物联网广告机系统的研究[D].华南理工大学,系统工程,2014,硕士.
[25]陈庆文.玉米联合收获机剥皮装置的优化设计[D].中国农业机械化科学研究院,机械设计及理论,2014,硕士.
[26]郭巍巍.不同取向铜单晶体疲劳位错结构观察及其热稳定性研究[D].东北大学,材料物理与化学,2010,硕士.
[27]肖学文.语感与语文教学[D].江西师范大学,教育,2004,硕士.
[28]张杰.IP电话随宽带飞翔[J].信息网络.2006(01)
[29]康武勇.四川白玉—巴塘地区铅锌多金属典型矿床初步对比[D].成都理工大学,矿产普查与勘探,2013,硕士.
[30]苗常海.地板辐射采暖节能机理研究及设计软件[D].天津大学,热能工程,2004,硕士.
[31]杨一凡.英国19世纪手工艺运动中实践问题研究[D].南京大学,世界史,2013,硕士.
[32]张学峰,王鹏辉,冯博,杜兰,刘宏伟.基于多分类器融合的雷达高分辨距离像目标识别与拒判新方法[J].自动化学报,2014,02:348-356.
[33]郑望舒.汉英拟人修辞的认知对比研究[D].西安外国语大学,语言学及应用语言学,2013,硕士.
[34]梁现蕊,郭子立,俞传明.ESI-Q-TOF-MS/MS研究N-取代邻苯二甲酰亚胺衍生物的裂解途径[J].质谱学报,2013,03:151-156.
[35]鄢熙杭.生态住宅智能化的设计策略研究[D].沈阳建筑大学,建筑设计及其理论,2012,硕士.
[36]郝鹏飞.辣椒叶“金花”菌发酵产物及活性研究[D].北京中医药大学,微生物与生化药学,2013,硕士.
[37]周楠.管理者过度自信、企业并购及并购绩效的实证研究[D].贵州财经大学,会计学,2013,硕士.
[38]王瑞琦.中国石油资金管理模式创新研究[D].吉林大学,会计,2012,硕士.
[39]宋巍.血清缺血修饰性白蛋白（IMA）水平在不同病因肝硬化患者中的比较及其对肝功能评价的意义[D].吉林大学,临床医学,2014,硕士.
[40]刘盾.大中学衔接培养创新人才模式研究[D].厦门大学,高等教育学,2014,硕士.
[41]赵顺.论现实主义绘画中材料的运用[D].华东师范大学,美术学,2013,硕士.
[42]汪鹏.论毛泽东“全面发展”的教育思想[D].中共中央党校,马克思主义哲学,2004,硕士.
[43]熊涛.外商直接投资对河南省三大产业影响的实证研究[D].河南科技大学,区域经济学,2013,硕士.
[44]范永盛.三维重建模型模拟拉力螺钉固定髋臼后柱骨折的研究[D].宁波大学,外科学,2013,硕士.
[45]刘开第,庞彦军,栗文国.多指标决策中隶属度转换算法及其应用[J].自动化学报,2009,03:315-319.
[46]李军.保险业务数据仓库的设计与实现[J].中国金融电脑,2003,05:23-26+39.
[47]张维.初中校园安全隐患调查研究[D].河北大学,教育管理,2014,硕士.
[48]李梦瑶.铸钢基体双金属堆焊热锻模服役前后组织性能研究[D].重庆大学,材料加工工程,2014,硕士.
[49]赵媛霞.东北作家群流亡小说空间叙事艺术研究[D].山东师范大学,文艺学,2013,硕士.
[50]刘毅.不同潮气量下动脉脉压变异值的相关性研究[D].中国人民解放军医学院,麻醉学,2013,硕士.