耿艳峰，孙 建，王伟亮，程民彪

（中国石油大学(华东)控制科学与工程学院，青岛 266580）

旋转导向钻井技术是20 世纪90 年代发展起来的一项自动化钻井技术[1]。与传统的滑动导向钻井相比，旋转导向钻井工具的井眼净化效果好，井身轨迹控制精度高，位移延伸能力强[1,2]。工具面角参数是导向钻井工具中的一项重要的姿态参数，表征了钻头的钻进方向，实现工具面角的准确可靠测量是提高旋转导向钻井工具性能的前提。常用的工具面角测量传感器包括：加速度计、磁通门、陀螺仪。大量研究表明单一传感器往往难以实现准确测量[3-5]，通过融合不同传感器数据可以显著提高测量精度，互补滤波和自适应卡尔曼滤波[6,7]两种数据融合方法的应用较为常见。钻井过程噪声复杂，既有钻具轴向、周向以及扭转振动产生的周期性噪声、又有随着钻井深度、压力增加的趋势性噪声，噪声分布往往是未知的。考虑到钻井过程参数范围基本可以确定，将非周期性噪声、模型线性化、陀螺仪漂移等影响因素视为幅值有界但分布未知误差(unknown but bounded error, UBB)进行处理具有理论上的可行性。针对UBB 误差的集员估计理论近年来得到了快速发展，文献[8]利用基于椭球集合的扩展集员卡尔曼滤波算法实现车辆位置和速度估计；文献[9]提出一种基于中心对称多胞体的集员状态估计算法实现一类包含未知输入和系统干扰系统的状态估计；文献[10]提出一种基于观测器误差界分区估计的集员估计方法，实现一类包含未知但有界干扰和噪声的广义系统的状态估计。……