控制棒驱动机构智能感知与自适应控制系统设计及仿真验证

控制棒驱动机构作为核反应堆控制和核安全保护系统的执行机构,对其运行状态进行有效监测是防止反应堆发生控制棒卡棒、滑棒和驱动失灵,保障核反应堆安全经济运行的必要手段。本文在研究分析控制棒驱动机构线圈电流和振动信号特征的基础上构建了控制棒驱动机构状态判别与故障诊断模型,并基于dSPACE实时仿真系统建立了控制棒驱动系统自适应控制数字化模型和控制棒驱动机构智能感知与自适应控制实验样机。通过功能验证,证明该系统能根据电流和振动信号实现对控制棒驱动机构正常运行工况和典型故障模式的实时判别、故障诊断与自适应控制,运行状态识别准确率达到99.2%以上,为后续核反应堆智能设备的研制提供参考。     

控制棒驱动机构智能感知与诊断系统架构设计与实现

为提升核反应堆关键设备的智能化水平，使设备能根据实时获取的多源信号实现运行状态的自我感知、诊断和反馈，本研究针对控制棒驱动机构开发了控制棒驱动系统自适应控制数字化模型和控制棒驱动机构故障诊断智能模型，并基于dSPACE实时仿真系统搭建了控制棒驱动机构智能感知与诊断系统实验样机。通过功能验证，证明该系统能根据控制棒驱动机构线圈电流和振动信号对控制棒驱动机构的正常运行工况和典型故障模式进行实时判别、故障诊断、反馈与自适应控制，各种运行状态的识别准确率达到99.2%以上，为后续核反应堆智能设备的研制提供参考。     

基于时域信号的三电平逆变器复合故障诊断

针对NPC型三电平逆变器出现的单相单管和多管复合故障诊断问题,在对各类故障机理进行分析的基础上,根据故障后桥臂电压输出信号在时域的变化规律,引入新的故障特征变量,继而提出10个故障特征判据来提取故障特征信息,从而建立相应的故障特征向量表,基于此对不同故障类型进行诊断,并通过Matlab进行了仿真验证。仿真结果表明,该方法能够有效提取故障特征信息,并能对故障类型和器件进行较为准确的诊断与定位。     

基于电量参数特征分析的逆变器开路故障诊断方法研究

针对传统基于电压信号分析的和基于电流信号分析的逆变器开路故障诊断方法存在的缺陷,提出了一种基于电量参数特征分析的逆变器开路故障诊断方法。综合分析电压信号特征与电流信号特征,进行故障诊断。利用电压信号特征进行故障相诊断,同时利用电流信号特征进行故障开关管定位。在保留基于电压信号的逆变器开路故障诊断方法的优越性的同时,进一步克服了基于电流信号的逆变器开路故障诊断方法的可靠性低的缺陷。最终,利用MATLAB/Simulink软件搭建仿真模型,验证该开路故障诊断方法的有效性。验证结果表明,该逆变器开路故障诊断方法能够有效地进行故障相诊断以及故障开关管定位,可以广泛应用于电力、电动汽车、核电、航天等行业,能够避免由于逆变器开路故障带来的损失,提高了行业安全性和可靠性。     

大型反应堆堆芯空间控制技术发展趋势

堆芯作为大型反应堆的核心,容易受到氙诱导的空间振荡效应影响。在堆芯控制策略影响下,通常堆芯的平均功率能够保持恒定,但堆芯功率分布并不一致。特别在极端恶劣情形下,会引发核电站事故。堆芯功率空间控制技术通过对反应堆进行区域划分,建立堆芯节点模型实现状态空间表达;借助奇异摄动方法降阶模型,基于输出/状态反馈架构设计控制系统调节器,最终达到抑制反应堆的空间振荡、精确控制各子区域功率的目标。针对大型反应堆堆芯控制方法的不同区域划分堆芯节点模型和状态空间进行综述,并从反馈形式上对空间控制方法进行分类与分析。对比和总结了系统模型和控制技术,为该领域的进一步研究提供参考。     

核电站堆芯温度场软测量方法研究

核电站堆芯内部温度是反应堆安全运行的重要参数,由于受到测点安装条件的限制,无法直接测量。为解决该问题,在现有压水堆堆芯功率模型的基础上,结合稳态传热热量守恒方程,构建堆芯温度场的计算模型,推算出堆芯内部温度。并通过数值模拟计算结果与堆芯出口实测值的比较,运用数据不确定度作为判断依据,验证了方法的可行性,得到了堆芯内部不同截面的二维温度分布图,为堆芯内部温度的实时监测提供了理论依据。     

压水堆核电站功率控制系统对象研究及仿真分析

核电站反应堆功率控制系统是核电站的关键控制系统之一,在开环测试的环境下,控制系统无正确、有效的对象特性反馈,无法验证功率控制系统的设计和功能实现是否正确。基于REMARK堆芯物理程序,建立了某压水堆核电站堆芯物理模型程序,为反应堆功率控制系统的设计和验证提供控制对象。堆芯模型采用三维有限差分网格进行求解计算,两群时间相关的三维扩散方程能够对快中子和热中子注量率行为进行准确模拟。将堆芯物理模型计算的反应性系数,包括硼微分价值参数、慢化剂温度系数、等温温度系数、多普勒功率系数以及功率调节棒组和停堆棒组的反应性价值,与核电厂的堆芯设计参考数据进行对比。通过对比分析发现,模型的计算结果与电厂堆芯的设计参考数据吻合,说明所建立的堆芯模型能够有效反映电厂反应堆的堆芯物理特性。该堆芯模型可与反应堆功率控制系统构成有效的闭环测试环境,为反应堆功率控制系统的设计和验证提供有效手段。     

一种容差模拟电路的分级故障诊断方法

提出了一种基于分级故障字典的容差模拟电路故障诊断方法;在测前首先对待诊断电路进行最坏情况分析得到容差电路输出电压的正常区间,并存为第一级故障字典用于电路故障检测;再利用节点电压灵敏度序列作为故障特征建立用于定位故障元件的第二级故障字典;最后通过测前划分元件参数的七段式仿真建立用于故障元件参数区间识别的第三级故障字典;在测后实施故障诊断时可根据需要依次查阅字典,检测电路故障,定位故障元件及识别故障元件的参数区间;该方法能够提高测后故障诊断的效率,在实际应用中具有一定的参考价值;最后通过仿真实验验证了该方法的有效性。     

核电站反应堆控制棒试验一键顺控系统的设计

为了解决核电站操纵员在频繁手动提插反应堆控制棒过程中极易出现的人因操作失误问题，开发了反应堆控制棒一键顺控系统，以实现对反应堆控制棒束可用性的定期检查工作。利用数字控制系统平台的可编译、可拓展特性，对反应堆棒控系统的逻辑组态、数据库、人机界面三方面进行纯软件设计。该顺控系统包括了启动前先决条件的自动判断、自动顺序控制、自动异常终止、堆芯监测、人工介入等功能。经过软件验证和确认评估、模拟机验证、实体机组再鉴定，以及系统在实体机组满功率运行期间的试运行，证明了该系统在反应堆控制棒操作过程中对于降低人因失误风险和提高效率方面的有效性。此设计理念可广泛应用于工业中各种复杂人工操作的防人因失误优化，以实现复杂的工业过程由人控到机控的转变。     

一起500千伏变压器多维状态监测与故障诊断

为了提升变压器故障诊断水平并有效实现状态检修,本文针对一起500千伏主变压器内部潜伏性故障案例介绍了利用多种在线监测、离线检测等手段与故障诊断方法快速准确查找出变压器故障原因及位置。它通过采用油色谱检测、变压器振动及声音检测、容性设备在线监测、变压器局部放电检测、带电测试等多维状态监测技术开展变压器状态评价及故障诊断,并帮助实现对主变压器内部故障的准确定位和制定状态检修策略。该主变在通过状态监测及故障诊断后实现隐患故障快速准确定位,并通过紧急处理重新恢复正常运行状态,从而避免一起重大设备事故发生。结果表明,应用变压器油溶解气体色谱分析检测技术,可通过排除法准确地判断变压器故障性质和严重程度,它是早期发现变压器潜伏性故障特别有效的方法。同时,采用基于交叉小波的变压器振动信号特征量提取方法分析评价结果表明,变压器铁芯发生接地故障后其振动信号存在大量50赫兹谐波分量。借助振动及声音检测技术,能够有助于变压器故障诊断及准确定位,提高设备状态检修效率。     

含两类时滞的线性系统的故障诊断及故障可诊断性*

研究同时含有状态时滞和测量时滞的时滞系统的故障诊断方法及故障的可诊断性问题,提出一种同时对状态时滞和测量时滞进行变换的无时滞变换方法,并提出一种新的故障诊断器的构造方法,同时给出时滞系统的故障可诊断性的判据。首先通过提出一种同时对状态时滞和测量时滞进行转换的无时滞转换方法,将时滞系统转换成无时滞的系统;然后将故障诊断问题转换为状态观测问题,给出并证明了故障可诊断性的判据;最后通过构造一种不利用残差体现故障的新的故障诊断器,实现了故障的实时诊断并解决了故障诊断器的物理不可实现问题。仿真实例验证了该方法的可行     

一种基于T-S模糊模型的残差加权故障诊断方法

为有效利用过程数据提升故障诊断准确性,提出基于系统T-S模糊模型的残差加权故障诊断方法。该方法首先采用T-S模糊模型建立系统正常工况下的解析模型,然后计算不同故障数据集在该模型下残差序列,以残差序列集合的中心为故障的基准残差序列,并以各故障数据集的标准差作为标示该故障域。最后通过模糊聚类以最大隶属度所在故障类型为最终故障类型快速诊断故障源。文章以TE过程为研究对象进行仿真,并选取其中4个故障类型进行故障诊断研究,仿真结果验证该诊断方法的有效性。     

PCA-SDG在TEP多源故障诊断中的应用

针对传统基于SDG(符号有向图)的故障诊断方法对每个变量节点状态和高低阈值难以确定,且对各个变量单独统计,不考虑变量间相互关系的缺点,提出一种PCA(主元分析)与SDG相结合的故障诊断方法,并将其用于多源故障诊断中。将PCA得到的出现故障征兆的变量在SDG模型上进行反向推理,找到故障源。通过TEP仿真实验验证,表明该方法能够及时有效地检测出单个或多个故障,提高了诊断的准确性与分辨率。     

基于神经网络信息融合的智能故障诊断方法

飞行状态时的飞机舵面故障诊断系统,含有系统和测量噪声及其时变、非线性等特点,采用常规的故障诊断方法很难实现对飞机舵面故障的准确诊断和告警,为了更好的实现对飞机舵面系统的故障诊断,将神经网络信息融合的智能故障诊断方法首次运用到舵面系统故障诊断中.该智能诊断方法应用神经网络的非线性拟合能力扩展舵面相关线位移传感器测量信息,同时采用D-S算法将相关传感器的输出信息进行融合,最后信息融合诊断策略根据这些信息确定出舵面相应的故障类型,从而可以对舵面故障信号进行有效识别和诊断.建立了某机舵面系统故障诊断的数学模型,并利用该模型对提出的智能故障诊断方法进行仿真验证,最后的仿真实验结果表明:该故障诊断结构形式对于舵面常见的故障能够进行识别和告警,诊断效果令人满意.     

基于KNN的水轮机组轴承监测与故障诊断

为了对水轮机组轴承进行实时监测并对其故障进行诊断,提出一种基于KNN算法的水轮机组轴承的故障诊断算法与监测系统。首先,介绍了传统的KNN算法,其次引入故障识别球,对KNN算法进行优化,使其更适用于水轮机组轴承故障诊断,并对故障样本数据集进行增强和优化;然后,根据水轮机组轴承运行状态能够通过在线油液特征来反映,构建在线油液特征检测系统;最后,通过故障样本数据集对优化后的算法进行验证,并使用设计的监测系统对水轮机组轴承的运行状态进行了一个月的实时监测。结果表明：优化后的KNN算法具有可行性与自适应性,对故障识别诊断的准确率高达0.98;监测系统运行稳定,能够对水轮机轴承进行实时监测,及时对异常数据进行获取与识别,并给出故障诊断报告与检修意见。     

液压系统故障注入与故障诊断仿真研究

通过机-电-液联合仿真等技术手段,构建了基于AMESim和MATLAB软件构建故障诊断数字仿真验证系统,实现机电液系统的故障模拟、注入与诊断仿真功能。并以某典型液压举升回路系统为对象,完成故障模式及诊断方法的研究,建立仿真模型、完成故障注入和诊断过程的演示验证。结果表明,该仿真系统可应用于类似系统、不同工况、不同故障模式的故障注入与故障诊断仿真,极大程度上提高了液压系统的可靠性的设计。     

基于模糊诊断理论的故障诊断工具研究与实现

为实现电子信息装备的故障诊断需求,设计并实现了一种基于模糊诊断理论的故障诊断工具;该故障诊断工具以模糊诊断理论为基础,采用基于模糊关系矩阵的诊断方式,结合相关辅助诊断方法,采用Labwindows/CVI进行开发,能够准确地定位故障部位;测试结果采用数据库开发模式,以Access数据库对诊断结果进行存储;最后,以某型导弹装备为例,利用该诊断工具进行故障诊断,准确定位故障部位,验证了该工具的准确性、实用性和有效性.     

基于小波变换和神经网络的PWM逆变电路故障诊断

为了实现PWM逆变电路开路故障的诊断及定位,提出了基于小波变换和神经网络的开路故障诊断方法。该方法利用小波变换从输出电流中提取故障特征向量,并将故障特征向量输入建立的三层BP神经网络中进行训练,最后使用测试样本验证神经网络的故障诊断正确性。仿真结果表明,该方法能实现1只或2只功率器件的开路故障诊断及定位,故障诊断准确性高。     

基于神经网络的无人机传感器故障诊断技术研究

无人机传感器的故障诊断和容错控制是一项关键技术,为了能够实时监测传感器的运行状态、快速定位故障和控制重构,文章采用BP神经网络设计了一种由主、从神经网络构成的无人机传感器故障诊断算法,其中主网络用于传感器的故障检测,从网络完成对故障的识别;该算法减少了故障诊断运算量,提高了故障诊断的实时性;通过仿真研究表明了该算法可以有效地检测、识别出故障,并能给出故障传感器估计值用于容错控制.     

基于复频特性分析的输电线路故障监测方法

为了实现对输电线路的状态监测与故障诊断,提出了基于复频特性分析的输电线路故障监测方法。给定了分段传递函数及其模值的相对偏差的定义,针对输电线路故障的在线监测,建立了基于分段传递函数的故障分析方法,该分析方法的核心是以文中所定义的相对偏差作为反映输电线路状态的故障特征量。运用此方法对单条10kV架空输电线路进行了接地短路故障的仿真研究。仿真实验结果验证了该分析方法在输电线路故障监测中的有效性。