基于压电驱动的微振动主动减振控制系统研究

本文以压电陶瓷促动器构建并联六自由度减振平台，采用NI Compact-RIO实时控制系统和Fx-LMS自适应控制算法进行振动主动控制，对次级通道辨识方法和主动控制算法进行了模拟仿真，并搭建主动减振控制系统进行实验验证。仿真与实验结果表明，设计的主动减振控制系统对于7~50 Hz范围内的低频微振动有很好的控制效果。     

泵类设备主动浮筏隔振技术研究

随着减振需求的不断提高，世界各国针对泵类设备开展了较为深入的振动控制技术研究，浮筏隔振、主动隔振等振动控制措施得到了不同程度的应用。根据泵类设备振动控制需求，本文提出了一种泵集中布置、浮筏隔振与主动隔振相结合的主被动混合减振技术——主动浮筏隔振技术，以隔离泵宽频振动并抑制特征线谱。通过开展固有频率分析、减振效果分析等对主动浮筏隔振技术可行性进行了验证。分析结果表明，主动浮筏隔振减振效果良好。      

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。     

基于CFD和结构有限元双向耦合方法的载流管路流致振动特性研究

基于计算流体力学(CFD)和结构有限元双向耦合方法建立了典型载流管路双向耦合数值分析模型,获得了管路流致振动基本特性,并分析了流速、管路吊架刚度及位置等因素对其流致振动特性的影响。结果表明,流体载荷可激发出管路低频振动特性,且低频线谱明显;载流管路流致振动特性与管内流速、管路吊架刚度及位置分布等因素相关;管内流体流速与管路流致振动总体响应水平成正相关关系;吊架刚度及位置对结构振动频谱分布特性的影响显著,可通过优化管路吊架参数避开设备、阀门等振源的共振频率。     

同步辐射光学元件的粘弹性减振方法

同步辐射光束线光学元件的振动不稳定性将影响样品处的光斑位置,将粘弹性减振器安装在光学元件上可以减弱地面微振动对机构影响。研究设计了粘弹性减振器,对粘弹性材料的剪切储能模量和损耗模量进行共享参数的非线性拟合,得到Prony级数各项系数;通过有限元软件模拟了粘弹性减振器的动力学性能,并以某长反射镜为例,对安装减振器后的结构系统进行谐响应分析、瞬态动力学分析以及静力学分析,并且比较了减振器安装位置对减振效果的影响。结果表明:粘弹性减振器能有效控制地面微振动对光学元件长反射镜振动稳定性的影响;减振器安装在光学元件底板下靠近两端减振效果更好,能显著提高元件的振动稳定性。该项研究对光束线其他光学元件的振动稳定性研究具有参考意义。     

核电厂抗震系统的耦合性分析

核电厂设施是由构筑物、管系、设备和部件(SSCs)等组成的十分复杂的系统,抗震I类设施的抗震设计分析是在安全停堆地震(SSE)设计基准事故下确保核电厂安全的重要措施之一。为了将核电厂中复杂的构筑物、系统、部件的抗震分析开展得全面、可靠又深入,最有效和通用的方法是在抗震分析中将整个构筑物、系统、部件合理地分解成若干抗震主系统和子系统。本文从将主、子系统简化为二自由度的基本振动原理出发,论证主、子系统解耦的条件,证实了美国核管会安全分析报告标准审查大纲3.7.2中提出解耦条件的依据。同时又论证了耦合系统中将子系统独立解耦并进行抗震分析时所必须满足的必要条件。本文的结论可为核电厂抗震设计分析工程师以及安全评审人员提供一个重要的设计分析及评审依据。     

小型压水堆稳压器多变量自抗扰解耦控制研究

小型压水堆稳压器具有非线性、时变和强耦合等特点,很难建立准确的数学模型,传统控制方法难以取得满意的控制效果。因此提出了一种基于自抗扰技术（ADRC）的稳压器多变量解耦控制方法。首先搭建稳压器三区非平衡模型,基于微小摄动理论对模型进行线性化处理,得到压力和水位耦合传递函数方程。然后,基于传递函数设计稳压器ADRC解耦控制器,使用差分进化算法对控制器参数进行多目标优化。最后,以小型堆稳压器为研究对象,利用MATLAB仿真平台将ADRC解耦控制与传统比例-积分-微分（PID）控制进行对比分析。结果表明,所设计的控制器能够有效解决稳压器压力和水位之间的耦合问题,较传统PID控制器具备更好的抗干扰性和鲁棒性,为ADRC方法在稳压器的工程应用提供了理论基础。      

大型压水堆机械补偿控制策略仿真研究

机械补偿（MSHIM）运行的优点之一是实现了堆芯功率和轴向功率偏移（AO）在控制手段方面的部分解耦，但原始控制策略设计并未充分利用该优点。本研究通过理论分析提出了一种新的改进型MSHIM控制策略，同时基于节点反应堆模型开发了MSHIM控制系统仿真平台，并利用该平台对西屋公司原始控制策略、西屋公司Drudy的改进控制策略和本研究提出的改进控制策略进行仿真研究和比对。结果表明，本研究提出的改进型MSHIM控制策略能够显著地提高AO的控制精度，并能减少控制棒的移动，明显地改善了AP1000核电机组的运行效果，可在工程中参考使用。      

板壳支承结构的减振设计研究

对板壳支承结构提出了阻振质量、框式改进和弹性隔振3种减振措施,开展减振方案设计,并建立改进支承结构与原支承结构数值模型,以泵类设备振动激励作为输入,分析振动从支承结构向外壳的传递特性,采用数值方法研究3种改进设计方案的减振效果。结果表明,3种减振措施对泵类设备振动通过支承结构向外壳传递的衰减效果分别最高可达3、10、40 d B,考虑工程特性参数和质量比一定时,阻振质量工程适应性最强,但减振效果有限,弹性隔振效果显著,但工程使用难度较大,框式支承则兼顾了减振效果和工程参数影响,具有较强工程应用前景。     

反应堆结构的泵致振动噪声研究

先进的振动噪声预报与减振降噪分析技术对于降低结构的振动噪声水平具有重要意义。为了进行准确的噪声预报,需要采用合适的方法并建立噪声预报模型进行计算分析。针对反应堆及一回路系统,首先研究了振动噪声预报分析方法的变量参数及其影响规律,研究比较了声学分析方法包括直接边界元法、声学有限元自适应层方法、自适应阶次有限元声学法、声学有限元自适应层方法联合自适应阶次有限元声学法;其次,联合有限元法和声学边界元法,研究了耐压壳模型对振动噪声的影响,得到了加强筋、双层壳对系统振动特性及辐射噪声的影响规律。基于研究结果,建立了声振计算模型,开展了减振效果评价、声辐射分析及减振措施研究,得到了典型传递路径的振级落差、通过耐压壳辐射的声压级和外声场以及不同减振措施的减振降噪效果。      

Study of Micro-vibration Active Control System Base on Piezoelectric Driver

A parallel 6-DOF vibration isolation platform was built with piezoelectric ceramic actuators. And the NI Compact-RIO real-time control system and Fx-LMS adaptive filtering control algorithm were used for active vibration control. The secondary channel identification method and active control algorithm were simulated, and the active vibration control system was built for experimental verification. The simulation and experimental results show that the designed active vibration control system has a good control effect on the low-frequency micro-vibration at the range of 7 Hz to 50 Hz.     

空间矢量脉冲宽度调制整流器试验平台研制

以大功率专用变频器研制为背景,开展大功率整流装置软件算法的研究。采用电压空间矢量脉冲宽度调制（SVPWM）的控制方式实现整流,对整流器试验平台进行整体设计,从软件的角度对双环控制策略及三相软件锁相环（PLL）、解耦控制和启动冲击抑制等关键技术进行研究。在CCS5.1的平台上通过对主控芯片TMS320F28335编程,对整流器控制程序和控制算法进行设计验证。通过硬件试验平台进行调试试验,结果验证了软件控制程序的正确性,SVPWM整流器能达到预期的技术指标。     

Seismic Analysis of Hydraulic Control Rod Driving System

A simplified mathematical model was developed for the Hydraulic Control Rod Driving System (HCRDS) of a 200 MW nuclear heating reactor, which incorporated the design of its chamfer-hole step cylinder, to analyze its seismic response characteristics. The control rod motion was analyzed for different sine-wave vibration loadings on platform vibrator. The vibration frequency domain and the minimum acceleration amplitude of the control rod needed to cause the control rod to step to its next setting were compared with the design acceleration amplitude spectrum. The system design was found to be safety within the calculated limits. The safety margin increased with increasing frequency.     

Mode-C运行与控制模式设计技术研究

本文基于运行与控制模式设计,结合核电厂的运行需求,针对国内压水堆核电厂以基负荷运行方式为主、负荷跟踪运行需求较少的特点,首次开展了与之适应的Mode-C运行与控制模式设计。通过控制策略设计、控制棒设置设计、核电厂运行方式设计、核电厂运行范围设计等设计步骤,研究Mode-C运行与控制模式的设计技术。结果表明：采用Mode-C模式的压水堆核电厂能根据负荷变化需求选择执行单变量自动控制模式或双变量自动控制模式,实现了设定的控制策略,Mode-C运行与控制模式的设计技术在反应堆物理专业方面是可行的。     

凸台约束对快堆组件流致振动特性影响的实验研究

流致振动引起的组件相互碰撞以及流体持续冲刷导致的结构疲劳损伤,会威胁堆芯安全,有必要对快堆组件开展流致振动行为的研究和评价。采用有无固定凸台约束两种方式都会给组件的振动特性带来一定的不确定度。为研究凸台约束对快堆组件流致振动特性的影响,定量评价有无固定凸台约束对组件振动特性带来的不确定度,本文采用实验方法研究了组件上端自由和有0.3 mm间隙的固定凸台约束两种条件下组件的流致振动特性。实验结果表明,组件在有无固定凸台约束条件下最大振幅均方根（RMS）间的相对偏差为6.1%,对于最靠近凸台处测点的幅值,有无凸台约束的最大振幅RMS间的相对偏差为17.4%。本文实验结果对该种复杂支撑条件下组件流致振动行为的分析与评价具有一定的参考价值。     

Chatter suppression methods of a robot machine for ITER vacuum vessel assembly and maintenance

In the process of assembly and maintenance of ITER vacuum vessel (ITER VV), various machining tasks including threading, milling, welding-defects cutting and flexible hose boring are required to be performed from inside of ITER VV by on-site machining tools. Robot machine is a promising option for these tasks, but great chatter (machine vibration) would happen in the machining process. The chatter vibration will deteriorate the robot accuracy and surface quality, and even cause some damages on the end-effector tools and the robot structure itself. This paper introduces two vibration control methods, one is passive and another is active vibration control. For the passive vibration control, a parallel mechanism is presented to increase the stiffness of robot machine; for the active vibration control, a hybrid control method combining feedforward controller and nonlinear feedback controller is introduced for chatter suppression. A dynamic model and its chatter vibration phenomena of a hybrid robot is demonstrated. Simulation results are given based on the proposed hybrid robot machine which is developed for the ITER VV assembly and maintenance.