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管柱的自动排放是实现自动化钻井的重要组成部分，钻井过程中采用管柱排放机器人在提高钻井作业安全性、加快钻井速度、降低劳动强度等方面发挥了显著的作用。
本文结合中国石油东方石油科技有限公司的“二层台管柱排放机器人的研制”项目，对管柱排放机器人的控制系统进行了研究。详细介绍了管柱排放机器人的机械结构、液压控制系统组成和工作原理，对液压控制系统的个子系统进行了理论分析和数学建模，并利用MATLAB/Simulink软件对各子系统的性能进行了仿真分析和优化。
管柱排放机器人的液压控制系统由三个子系统组成，分别是大臂油缸和平移马达子系统，小臂油缸和夹紧油缸子系统，倾角调整油缸和旋转马达子系统。本文选择了最具有代表意义的大臂油缸电液比例位置控制子系统进行分析，建立各组成元件的数学模型，包括比例放大器、比例方向阀、阀控液压缸和反馈环节，推导出了系统的传递函数。
根据各子系统组成元件的具体参数，计算出大臂、小臂和倾角调整油缸位置控制系统的传递函数，利用MATLAB/Simulink软件分别对各子系统进行仿真，根据时域性能指标和频域性能指标的分析，来判断各系统是否能够满足使用要求。根据实际需要在控制系统中加入PID控制器，用Ziegler-Nichols方法和凑试法确定Kp，Ki，Kd的数值，经过PID调节后的各子系统能够满足使用要求。
本文所推导的电液比例位置控制系统的传递函数对管柱排放机器人的分析起指导作用，时域和频域的分析以及PID调节对管柱排放机器人的工程应用具有重要意义。