高温气冷堆燃料装卸系统关键技术及核心设备通过验收

由清华大学核能与新能源技术研究院和陕西宝鸡泰华磁机电技术研究所共同研制的高温气冷堆燃料装卸系统关键技术及核心设备在宝鸡高新区通过验收,标志着我国自行设计、制造、运营的世界首座固有安全性球床模块式高温气冷堆关键系统及设备取得重大突破。据悉,宝鸡泰华磁机电技术研究所参与了项目核心部件“HTR—PM燃料装卸系统”系列产品的研制、生产与实验,完成了磁力传动器、磁推力轴承、高耐磨轴承,以及立式卸料机构的热态高温、高压干摩擦及氦气性能实验等20多项项目产品的研制,为该项目今后的商业化运作及专业化生产奠定了基础。     

以电磁轴承支撑挠性转子的鲁棒控制器设计

研究了含有参数不确定性的以电磁轴承支撑挠性转子的鲁棒H∞控制器，折衷考虑转子系统的外激励干扰衰减和转子系统参数摄动，将参数摄动转化为外扰动输入，建立了以电磁轴承支撑挠性转子H∞标准模型．数值仿真表明：建立的H∞标准模型合理；采用H∞控制设计的电磁轴承主动控制系统，能够有效的抑制参数摄动引起的扰动和持续的外激励干扰．     

高温气冷堆HTGR-10能量转换单元中压气机气动性能试验研究

氦气轴流式压气机作为高温气冷堆能量转换单元的关键部件之一,其性能直接影响系统的发电性能.HTGR-10采用Brayton直接循环系统进行能量转换,它的特点是透平压气机与系统的其他设备密封于同一单元内,保证了良好的安全性.对于系统整体设计来说,准确地估算压气机气动性能,稳定性边界和运行性能是很重要的,因此针对HTGR-10氦压气机的设计方案,建立了完整的实验装置系统,并且在不同操作压力、转速下分别得到了氦气和空气作为工质时的压气机特性曲线.最后,对于用空气代替氦气作为工质进行实验做了对比分析,研究了通过相似模拟方法用压气机的空气实验数据设计氦气压气机可行性和有效性.对比试验结果表明相似模拟的准确性很高.     

氦冷驱动电机转子端部温度场仿真

主氦风机驱动电机是高温气冷堆一回路中唯一的动力设备,其依靠氦气进行通风冷却.氦气在0~3 000℃、0.1~10 MPa时非常接近理想气体,其定压比热容和绝热指数几乎为常数.为了研究氦气的冷却性能,以驱动电机转子端部为研究对象,建立电机端部三维物理模型;根据氦气的物理特性,计算端部的通风损耗;并基于流体力学和工程热力学原理,采用流固耦合法对转子端部温度场进行数值计算.得出靠近氦气入口端转子端部温度场分布结果,计算的结果表明,氦气在冷却方面有优势,其通风损耗小,冷却效果好,安全性高,可为以后相关的氦气冷却设计提供依据.     

能源与环保

１０兆瓦高温气冷试验堆并网发电国家８６３计划重点项目———１０兆瓦高温气冷试验堆并网发电成功。据承担该项目的清华大学核能技术设计研究院的专家介绍，高温气冷堆是具有很高安全性和潜在经济性的新一代先进反应堆。它以氦气作冷却剂，采用全陶瓷型的球型燃烧元件，燃料最高限制温度为１６００℃，发电效率高，并可应用于煤的气化和液化、制氢、石油化工等领域，在我国未来能源系统中具有广阔的应用前景。目前，该试验堆已完成了１００项安全相关系统的热态调试试验，包括物理、热工、设备性能、系统运行、环境影响等方面，其中有２８…     

基于支持向量机的磁力轴承系统辨识研究

针对磁力轴承控制系统的设计分析,提出了一种基于支持向量机(SVM)的磁力轴承系统辨识方法。首先通过闭环控制使转子稳定悬浮,然后在控制器的输出信号中加入扰动信号,以使系统被充分地激励。在该闭环控制系统的基础上,对控制输入数据和输出数据进行采样,然后用SVM算法对磁力轴承系统进行辨识分析。该辨识系统的输入为控制电流,输出为转子位移。将该方法与BP神经网络进行比较,仿真结果表明,SVM用于磁力轴承系统辨识具有良好的辨识效果,辨识精度高,且训练速度快。     

转子分布不平衡和轴承特性参数同时辨识方法

针对转子模态动平衡的关键参数转子不平衡量和轴承特性参数难以确定的问题,提出一种基于轴承处振动响应的轴承特性参数和转子分布不平衡参数的同时辨识方法。以多项式函数描述转子质量偏心曲线,表征转子连续分布的不平衡质量;以有限元法建立转子/轴承子结构运动微分方程;采用虚功原理将连续分布的广义不平衡力转化为节点处的集中不平衡力并建立其与偏心曲线系数的关系,从而推导出轴承特性参数及质量偏心曲线系数的同时辨识方程,进而实现基于不同转速下轴承处的振动响应辨识出轴承特性参数和分布不平衡参数。以一个转子轴承系统为例进行了偏心曲线阶次对参数辨识的敏感度仿真,结果表明：偏心曲线阶次对参数辨识结果影响较小。以实测轴承处响应辨识得到的参数进行一阶模态动平衡实验,平衡后轴承处振动明显降低,验证了提出的辨识方法及其在模态动平衡中的有效性。     

磁悬浮转子位移测量传感器的研究

在磁力轴承系统中,磁悬浮转子的位移信号是控制磁力轴承稳定悬浮并能够高速旋转的重要依据,因此,位移传感器测量数据的可靠性、稳定性和精确性直接影响到磁力轴承的整体性能。针对磁悬浮转子对位移传感器的特殊要求,从理论上分析了涡流位移传感器的设计原理,并根据理论分析设计制作了传感器;还介绍了传感器的实验方法和实验步骤,并对实验结果进行了分析。     

弯径比对HTR-10内90°弯头中氦气流动特性的影响

10 MW高温气冷堆(HTR-10)直接利用蒸汽发生器内的90°弯头结构对氦气流量进行测量,为了保证反应堆的安全性与经济性,结合实验和数值模拟的方法研究了不同弯径比条件下90°弯头内流体流动特性。依据弯头内、外弧面压力分布的实验结果对CFD计算模型的可信性进行了验证,并针对高温气冷堆蒸汽发生器内的工况,计算了不同弯径比条件下90°弯头处氦气的流动特性。对比实验结果和CFD模拟结果可发现,当管道直径一定时,弯头内、外弧面的压力呈现明显的不均匀分布现象,弯径比越小,内、外弧面的压差越大,压力分布的变化速率也越快。对于相同弯曲角度处截面上的压力分布来说,弯径比越小,压力分布的变化速率越大。     

电磁轴承的H∞鲁棒-模糊控制器设计

电磁力非线性,转子的动态特性复杂性及模型参数不准确是电磁轴承控制器设计不可回避的问题.考虑了电磁轴承气隙、励磁电流、转速、温度对电磁力影响及转子动态性能复杂性和模型参数摄动,结合T-S模糊模型利于解决非线性特点及H∞鲁棒控制方法抑制扰动强鲁棒性特点,设计了H∞鲁棒-模糊电磁轴承控制器.实验表明:采用H∞鲁棒-模糊控制器,电磁轴承系统具有较好的动态性能和鲁棒性能,削弱了电磁力非线性、转子的动态特性及系统参数摄动对系统性能的影响.     

Optimal control of hydraulic position system employing high speed On/Off solenoid valve

ＨｉｇｈｓｐｅｅｄＯｎ/Ｏｆｆｓｏｌｅｎｏｉｄｖａｌｖｅｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｅｒｖｏｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｍａｃｈｉｎｅｓａｎｄａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｓｗｉｔｈｔｈｅａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｓｉｍｐｌｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ,ｓｍａｌｌｍａｓｓ,ｌｏｗｐｒｉｃｅ ,ｓｔｒｏｎｇａｂｌｉｌｉｙｔｏｒｅｓｉｓｔｐｏｌｌｕｔｉｏｎ ,ｈｉｇｈｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｅａｓｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄｍａｉｎｔｅ ｎａｎｃｅ[1,2 ].Ｔｈｅｓｔｕｄｙｏ…     

致使LQ最优控制稳定鲁棒性变差的一种因素分析

就控制线路中存在的惯性对LQ最优控制的稳定鲁棒性的影响进行了理论分析和数值计算。结果表明,这种因素会使控制系统的稳定鲁棒性变差,甚至使系统在最优设计点处失去稳定。控制系统对控制线路中惯性的敏感程度与控制器设计时权矩阵Q的选择有较大关系。     

应用Boltzmann机实现离散线性二次型动态优化

为了求解线性二次型的动态优化控制问题,提出了一种基于随机神经网络Boltzmann机求解线性二次型动态优化控制问题的方法,将系统的性能指标转化成Boltzmann机的能量函数,将控制序列与网络的神经元相对应,Boltzmann机的稳态对应的就是最优的控制序列.理论研究表明,对于任意时变多变量的线性二次型,都能找到一个相应的。Boltzmann机,它的能量函数与二次型的性能指标等价.仿真试验表明,应用Boltzmann机可实现任意时变多变量系统的线性二次型动态优化控制.     

基于连续型Hopfield网络的最优控制方法

为克服应用离散型Hopfield网络解决动态最优控制问题时,计算量随着系统维数和控制时域的增加而指数增大的不足,提出了一种基于连续型Hopfield网络解决线性离散系统二次型最优控制问题的方法.该方法将线性二次型性能指标转化为连续型Hopfield网络的能量函数,控制序列转化为连续型Hopfield网络神经元的输出向量,从而将线性二次型动态优化问题的求解过程转化为相应的连续型Hopfield网络从初态向终态的运行过程,网络稳态输出反映了最优控制序列.该方法计算量小,实时性好,便于在线优化控制.     

四轮转向汽车二次型最优控制策略研究

采用汽车的“自行车”模型,建立了四轮转向汽车的数学模型,基于二次型最优控制理论求得最优控制反馈增益,最后在MATLAB／Simulink环境下搭建仿真模型进行仿真,并与前轮转向汽车以及传统的前后轮转角成比例的四轮转向车辆进行对比分析．分析表明,基于最优控制的四轮转向车辆能够很快地将汽车的质心侧偏角降到基本为零,又能保证横摆角速度基本不变,提高汽车的行驶安全性和操纵稳定性,同时又保证了驾驶员原有的转向感觉,减轻了驾驶员的操纵难度和疲劳程度．     

最优离散控制系统的参数化设计

本文提出了一种基于离散系统LQ逆问题分析的最优控制系统设计方法,得到了线性最优系统开环和闭环特征多项式系数与二次型性能指标中的加权矩阵之间的解析关系。最后分析了LQ逆问题解的存在条件,以便合理选择期望的闭环极点,使之成为一组最优极点。     

LQ Speed Control of Pump Controlled Motor System

A linear quadric (LQ) optimal speed control algorithm is proposed for the speed control of a pump controlled motor hydraulic system. The control theme consists of optimal state feedback and disturbing compensation based on observation. The optimal state feedback bases on LQ cost function. The disturbing compensation is realized through reconstructing the state of load torque. A series of simulation are performed, and the results show that the control performance is satisfactory and can be maintained under changes of load torque.     

双指标函数线性二次型调节器的理论研究

在线性二次型调节器 (LQR)理论的基础上 ,提出了双指标函数线性二次型调节器(DLQR)以求解一般化的非线性指标函数的最优控制的问题 .除原有二次型目标函数外 ,引入一个新的形式自由的目标函数以清晰表达实际需要和使用搜索算法优化原目标函数的权 .作为应用举例 ,DLQR用于重载汽车前轮舵角补偿控制 (FSAC)模型中确定控制输入 .仿真证明DLQR清晰表达了实际工程需要 ,有效平衡了各种因素 .DLQR大大扩展了LQR的概念和应用范围 ,能用任何形式的目标函数优化系统     

直线伺服系统的鲁棒二次最优控制

针对永磁直线同步伺服电机(PMLSM)直接驱动伺服系统存在的负载扰动等不确定性因素的影响，根据鲁棒二次最优控制理论来设计速度状态反馈控制器，在保持传统控制结构不变的同时，解决了直线电机伺服系统的鲁棒性问题，能够克服系统中存在的不确定性与外部干扰对系统性能的影响，实现对系统速度的跟踪控制.仿真结果表明，该方案在保证伺服系统的快速性、精确跟踪性的同时，对系统参数变化和阻力扰动具有很强的鲁棒性.     

部分状态可测转子系统振动控制的随机最优策略

建立了受控柔性转子系统在随机激励下的状态空间模型.基于线性二次型高斯控制和Kalman-Bucy滤波器理论，提出了在不完全状态信息条件下，转子系统在白噪声和有色噪声激励下振动主动控制的随机最优策略.以一个双盘悬臂柔性转子 轴承系统为例，通过数值方法研究了在El.Centro地震激励作用下采用随机最优策略对转子 轴承系统进行振动主动控制的有效性，并讨论了在性能指标中不同权函数对控制效果的影响.结果表明，提出的随机最优控制策略能够有效抑制转子系统的振动，控制效果随着与位移和速度相关的权矩阵Q中对应元素的增大而变好，随着与控制相关的权矩阵R中对应元素的增大而变差.