小型压水堆稳压器控制特性研究

核电厂反应堆瞬态变化过程中,稳压器(PZR)体积越小,相同波动流量引起稳压器压力和水位变化越剧烈。这种现象会使得稳压器内压力和水位之间耦合增强,导致执行机构频繁动作,系统稳定性变差,甚至出现不稳定运行。应用Matlab软件建立稳压器两区非平衡模型,推导适用于控制系统设计的主冷却剂与稳压器耦合计算方程,进行小型压水堆稳压器压力-水位耦合特性研究。利用对角矩阵法设计解耦补偿网络,最后采用频域方法进行稳压器控制特性的初步研究。     

压水堆核电站稳压器压力和水位的解耦控制研究

针对核电站稳压器压力和水位的耦合现象对控制性能带来的影响,本文通过系统辨识得到加热器和上充阀门对稳压器压力、水位的被控特性数学模型,根据实验现象和耦合原理搭建出压力和水位的耦合数学模型,采用对角矩阵法得出解耦器并简化,在MATLAB/simulink仿真平台上验证基于此解耦器的稳压器压力和水位的解耦控制系统,取得了较好的解耦效果,提高了稳压器的控制性能,有助于核电站运行的稳定性和安全性。     

T-S型模糊切换控制器在堆芯功率控制中的应用

采用传统比例-积分-微分（PID）控制器开展堆芯功率控制，控制过程中存在超调量大、调节时间长的问题。为解决这一问题，基于堆芯传递函数模型，采用T-S型模糊规则对比例-微分（PD）控制器、PID控制器、模糊控制器进行加权及切换，设计T-S型模糊切换控制器。以铅冷快堆堆芯功率控制为例，建立堆芯功率T-S型模糊切换控制系统，开展堆芯相对功率设定值阶跃、堆芯冷却剂进口温度扰动仿真。结果表明，基于堆芯传递函数模型设计的T-S型模糊切换控制器可以实现对堆芯功率的良好控制。      

采用典型模糊控制器实现压水堆稳压器的综合控制

对压水堆稳压器的压力和水位控制．提出了一种模糊综合控制方案。采用3个典型模糊控制器分别对电加热器、喷淋卸压阀和上充阀进行控制;在稳压器压力典型模糊控制器中采用了积分分离方法。本文对汽轮机负荷阶跃变化、线性变化、甩负荷3种工况进行了控制系统的仿真实验。结果表明,稳压器的压力以及水位的瞬态和稳态控制性能都得到了较大改善,明显优于GA-FC和PID控制方案。     

小型铅铋冷却快堆堆芯功率控制研究

铅铋冷却快堆多用于海洋、山区等偏远特殊环境的孤网供电,用户特性要求小型铅铋冷却快堆需具有良好的负荷跟踪能力。本文将3种不同的控制方法应用于铅铋冷却快堆堆芯功率控制,通过引入噪声、死区、时滞等环节对控制器的稳定性和设定值跟踪能力进行了测试。结果表明,比例-积分-微分（PID）控制器很难达到较好的控制效果,因此工业应用时往往加入了其他环节以保证PID控制器的稳定性。自抗扰（ADRC）控制器和H_∞鲁棒控制器都具有良好的抗噪能力,能够独立地完成较好的控制效果,但良好的抗噪能力要牺牲一定的灵敏性。通过对3种控制器的比较分析表明,由于仿真计算对实际对象进行了简化,在这样的条件下所设计的控制器应选择较为保守的参数。      

直流蒸汽发生器的自抗扰控制研究

直流蒸汽发生器（OTSG）水容量小,蓄热能力小,其数学模型具有不确定性和非线性的特征,在存在扰动及负荷变化时,蒸汽压力会出现较大波动,对系统设备产生不利影响。常规比例-积分-微分（PID）控制存在超调、抗扰动性能差等问题,难以满足系统性能需求。针对上述问题,本文使用自抗扰控制器（ADRC）对OTSG的蒸汽压力进行控制。但由于ADRC待整定参数较多,调节比较困难,本文对混合蛙跳算法（SFLA）进行改进优化,用于ADRC参数的整定寻优,并建立仿真模型进行仿真试验研究。结果表明:采用改进SFLA进行参数自整定的ADRC能够实现对OTSG快速无超调的跟踪控制,减小了蒸汽压力的控制误差,并具有良好的抗扰动能力。      

基于可编程控制器的稳压器压力水位控制研究

对采用可编程控制器构建稳压器压力水位控制系统进行了研究.利用可编程控制器的功能模块、模块化结构、配置的灵活性和软件控制技术,实现了稳压器压力水位控制系统的功能.通过对实验结果的分析,证明可编程控制器应用于稳压器压力、水位控制是有效的、成功的.     

压水堆核电厂稳压器压力模糊控制器研究及仿真

为提高核电厂稳压器压力的控制性能,针对其升、降压不同的被控特性,结合可以实时调整控制器参数的模糊自适应比例、积分、微分(PID)控制,设计出基于2个模糊控制器的压力控制系统。通过MATLAB/simulink仿真表明,采用模糊控制器的稳压器压力控制系统使控制性能得到了明显的改善。     

鲁棒PID控制器的H∞回路成形优化设计及其在蒸汽发生器水位控制中的应用

针对H_∞回路成形设计,提出了一种基于线性矩阵不等式技术的PID型权函数优化算法。结合静态H_∞回路成形控制器综合,给出了一种系统的鲁棒PID迭代优化方法。基于所提方法设计了蒸汽发生器水位控制系统的PID型主控制器。仿真结果表明,所设计控制系统具有较好的鲁棒性能和鲁棒稳定性,综合控制品质优于全阶权函数优化（或本文所提PID型权函数优化）和标准控制器综合相结合的方法。     

基于SPSA的蒸汽发生器液位MPC系统性能优化方法研究

核电厂蒸汽发生器（SG）液位变化过程具有强非线性且存在“虚假水位”现象,传统SG液位控制系统多采用固定参数比例-积分-微分（PID）控制器,但传统PID控制方法不具备自优化、自适应、自学习等能力,使得控制系统性能难以达到并保持最佳。为提高机组瞬态响应能力以及核电厂的稳定性、安全性和经济性,提出了一种基于并行摄动随机逼近（SPSA）算法的模型预测控制（MPC）方法。该方法采用MPC系统代替传统PID控制系统,并利用SPSA实现液位控制系统参数的整定优化,从而实现SG液位控制系统的性能优化。通过仿真试验验证了本方法能够有效提高SG液位控制参数的整定效率以及控制系统稳定性。      

基于模糊多模型的堆芯功率控制

传统的堆芯功率PID控制器是基于单一功率水平处的堆芯局部模型设计的，难以准确描述整个堆芯功率水平范围的控制。因此，本文基于5个不同功率水平下的传递函数模型，通过三角隶属度函数加权，建立堆芯模糊多模型，并依据该模型设计堆芯功率模糊PID控制。以TMI型压水堆堆芯为对象，开展不同初始功率水平下的堆芯功率跟踪、堆芯进口温度扰动的控制仿真。结果表明，基于模糊多模型设计的堆芯功率模糊PID控制器可实现对堆芯功率的良好控制。     

T-S型模糊切换控制器在堆芯功率控制中的应用#br# #br#

The traditional PID controller is used to control the core power, which has the problems of large overshoot and long regulating time in the control process. In order to solve this problem, based on the core transfer function model, the PD controller, the PID controller and the fuzzy controller are weighted and switched by T-S fuzzy rules, and T-S fuzzy switching controller is designed. Taking the core power control of a lead cooled fast reactor as an example, a T-S fuzzy switching control system of the core power is established to simulate the relative power setpoint value step and the core inlet coolant temperature disturbance. The results show that the T-S fuzzy switching controller designed based on the core transfer function model can achieve a good control of the core power.     

核反应堆堆芯功率模糊切换控制系统开发及应用

为利用不同类型控制器的性能优势,基于堆芯模糊多模型,利用比例-积分-微分（PID）控制器和模糊控制器,结合T-S型模糊规则设计模糊切换控制器。以三里岛核电站压水堆堆型堆芯为例,建立一套堆芯功率模糊切换控制系统并开展仿真研究。结果表明,与传统PID控制器相比,所设计的堆芯模糊切换控制器更适用于堆芯反应性阶跃扰动和堆芯冷却剂进口温度阶跃扰动下的堆芯功率控制。      

P controller with partial feed forward compensation and decoupling control for the steam generator water level

In this paper, a P controller with partial feed forward compensation and decoupling control for the steam generator water level is presented. While taking the steam flowrate as a disturbance to water level, the controller design can be completed in three stages. (1) Main circuit controller is designed without regard to disturbance. Since the transfer function of the steam generator model contains integrate element and differential element, the proportional (P) controller can selected as main circuit controller instead of PID controller for steam generator water level. (2) Partial feed forward compensation is introduced to remove the disturbance from the steam flowrate. If disregarding the differential element, the partial feed forward compensation's designing turns to be very simple. Partial feed forward compensation coefficient is set as reciprocal of P controller gain. (3) The coupling effects between the water level regulating and steam flowrate disturbance can be decreased by model reference decoupling control. The proposed methodology shows satisfactory transient responses, disturbance rejection and robustness.     

基于NSGA-Ⅱ算法的核反应堆功率LQG控制器设计

反应堆功率控制系统的设计与核电厂的安全性和经济性息息相关。为提高其功率控制性能,本研究以某压水堆核电厂为研究对象,建立了其非线性动态数学模型,推导了其状态空间模型;采用线性二次型高斯（LQG）最优控制方法,设计了堆芯功率控制器;进一步基于遗传算法NSGA-Ⅱ对LQR权重系数进行了多目标优化;将本文所设计的控制器与传统PID控制器进行了典型工况的仿真对比。结果表明,与传统PID控制器相比,基于NSGA-Ⅱ方法优化的LQG控制器不但响应快速、控制精度高、稳定性好,而且具有良好的鲁棒性,能获得更优越的堆芯功率控制效果。     

基于变论域模糊PID的液态熔盐堆堆芯功率控制

液态熔盐堆堆芯系统具有非线性、时变性等特点，模糊比例积分微分（PID）控制技术因初始论域不能跟随误差变化而伸缩，使得系统的控制精度降低，故设计了一种基于变论域模糊PID控制器的堆芯功率控制策略。以熔盐增殖堆MSBR堆芯为例，在堆芯入口温度扰动或堆芯反应性扰动下，使用Matlab/Simulink对PID控制、模糊PID控制与变论域模糊PID控制下的效果进行仿真对比。结果表明，基于变论域模糊PID控制器建立的堆芯功率控制系统响应速度更快，超调量更小，控制效果更佳。