直流蒸汽发生器给水控制半实物仿真系统

采用直流蒸汽发生器的核动力装置是一个多变量耦合的复杂被控对象,为了对其给水控制系统进行研究,设计了一个直流蒸汽发生器给水控制半实物闭环仿真系统.该系统由实时仿真系统、给水控制系统物理设备和仿真过程管理系统组成.给水控制系统物理设备采集实时仿真系统提供的参数信号,并输出控制信号至电动执行机构.半实物闭环控制仿真试验表明,该仿真系统具有较好负荷跟踪能力,可为实际直流蒸汽发生器控制系统的设计及运行提供技术指导.     

基于GMDH建模的蒸汽发生器水位重构

蒸汽发生器水位指示仪表出现虚假指示或丧失指示的情况时有发生,而目前又没有很好的方法实现蒸汽发生器水位的重新标定,主要靠经验来进行判断,所以当事故或故障发生时严重影响操纵员对核动力装置运行情况的判断。自组织理论模型（GMDH）是建立复杂非线性大系统数学模型十分灵活而通用的方法,在处理复杂非线性对象中能得到很好的效果。本文以主蒸汽管道破口事故下重构蒸汽发生器水位为例,提出了用GMDH重构蒸汽发生器水位的方法,并与仿真结果进行对比。结果表明,GMDH对蒸汽发生器水位重构的相对误差小、精度高,满足实际需要,能为船用核动力装置的安全运行做出指导。     

基于模糊自适应参数整定的直流蒸汽发生器PID控制系统研究

在直流蒸汽发生器特性研究的基础上,将模糊自适应整定技术引入常规比例-积分-微分控制系统.采用三冲量控制系统,设计了三冲量模糊自适应整定比例-积分-微分控制系统.仿真结果表明,该控制系统能实现对直流蒸汽发生器的有效控制.     

蒸汽发生器水位的分段H∞控制

采用线性参数变化系统建立了核动力装置U型管蒸汽发生器水位控制系统模型,研究了状态反馈分段H∞控制问题.用Lyapunov稳定理论方法,提出了控制器存在的充分条件和线性矩阵不等式求解方法,设计了状态反馈分段控制器.通过数值仿真,验证了所提出方法的可行性.仿真结果表明,所设计的控制器能够保证闭环系统分段二次稳定,且满足H∞性能指标要求.     

基于elman神经网络的蒸汽发生器水位重构

蒸汽发生器(SG)水位指示仪表出现虚假指示或者丧失指示的情况时有发生,严重影响操纵员对核动力装置运行情况的判断。elman神经网络是典型的动态神经网络,在处理复杂非线性对象中能直接反映动态过程系统的特性。本文提出用elman神经网络重构蒸汽发生器水位的方法,以主蒸汽管道破口事故下重构蒸汽发生器水位为例建模求解,与仿真数据进行对比,结果表明elman神经网络对SG水位重构的相对误差小、精度高,能满足实际需要。     

秦山核电厂蒸汽发生器水位控制试验

简要介绍了蒸汽发生器水位控制系统的运行方式和试验方法。试验项目包括旁通阀控制试验、主给水阀控制试验和旁通阀与主给水阀的切换试验。文中给出了试验结果,即在液位扰动和核动率扰动时,蒸汽发生器液位的变化过程。经过两个月的运行和瞬态试验,证明蒸汽发生器水位控制系统满足设计要求。     

核动力装置多变量模糊预测控制仿真研究

为了进一步提高核动力装置的动态控制性能,本文在核动力装置汽轮机和直流蒸汽发生器数学模型的基础上,将基于模糊模型的多变量非线性广义预测控制算法应用于核动力装置主要参数的控制中,包括控制结构和控制器设计。仿真结果显示,当核动力装置负荷的工况变化时,多变量模糊预测控制律下汽轮机相对转速和蒸汽发生器出口压力变化响应时间较经典PID控制律下的快,而PID控制律下的相对转速较多变量模糊预测控制律下的多出3%～5%的超调。由此表明,所采用的多变量模糊预测控制算法能较好地控制核动力装置主要参数的输出,可获得较好的控制效果。     

基于对角回归神经网络的饱和式蒸汽发生器水位控制

神经网络具有较强的自学习和自适应能力,本文设计了基于对角回归神经网络(DRNN)的控制系统,选择合适的学习率,实现饱和式蒸汽发生器水位变化率的快速稳定辨识和自适应控制.仿真结果表明,蒸汽发生器水位的控制效果良好.     

基于模糊神经网络的核动力装置设备故障诊断系统研究

将模糊逻辑与神经网络相结合,对模糊逻辑和神经网络的区别和联系进行了阐述,并探讨了它们之间的结合．模糊神经网络结构及其实现算法,并将这一理论应用于核动力装置故障诊断,建立了基于模糊神经网络的船用核动力装置故障诊断系统。为了验证该系统的有效性,以蒸汽发生器U形管破裂事故为例,进行了仿真实验研究。诊断结果表明该理论方法对此事故完全可以正确识别。     

蒸汽发生器水位不确定性分析研究

核电机组正常运行、事故分析及安全审评过程中需要重点关注蒸汽发生器水位的变化,蒸汽发生器水位不确定性分析是表征水位监测质量的重要手段。本文结合CPR1000核电机组蒸汽发生器水位测量原理,建立了系统完整的蒸汽发生器水位不确定性分析模型,并验证了CPR1000核电机组安全分析考虑的蒸汽发生器水位不确定性的合理性和保守性。     

基于模糊控制的核电蒸汽发生器水位的串级自抗扰控制

针对核电站蒸汽发生器所存在的非线性,时变性,大时滞等特点,本文提出了基于模糊控制的蒸汽发生器水位的串级自抗扰控制方案。该方案采用双闭环控制,内环采用带前馈的一阶线性自抗扰控制调节阀,并分别前馈补偿蒸汽扰动和给水扰动,外环采用二阶模糊自抗扰,设计了新型的幂次控制率。仿真结果表明,该控制方案对蒸汽发生器水位具有良好的控制效果,与串级ADRC-PID控制系统相比,不仅具有优良的鲁棒性和抗干扰能力,而且具有可行性。     

Application of a self-organizing fuzzy logic controller to nuclear steam generator level control

In this paper, the self-organizing fuzzy logic controller is investigated for the water level control of a steam generator. In comparison with conventional fuzzy logic controllers, this controller performs the control task with no initial control rules; instead, it creates control rules and tunes input membership functions based on the performance criteria as the control behavior develops, and also modifies its control structure when uncertain disturbance is suspected. Selected tuning parameters of the self-organizing fuzzy logic controller are updated on-line in the learning algorithm, by a gradient descent method. This control algorithm is applied to the water level control of a steam generator model developed by Irving et al. The computer simulation results confirm the good performance of this control algorithm for all power ranges. This control algorithm can be expected to be used for the automatic control of a feedwater control system in a nuclear power plant with digital instrumentation and control systems.     

Adaptive fuzzy model based predictive control of nuclear steam generators

Poor control of U-tube steam generators (UTSG) in a nuclear power plant can lead to frequent reactor shutdowns or damage of turbine blades. The dynamics of steam generator vary as power level changes. There is, therefore, a need to systematically design a suitable controller for all power levels. In this paper, we employ the concepts of both predictive control and fuzzy set theory to design an appropriate control for UTSG water level. The controller has three main parts: (1) a TSK fuzzy model used for predicting the future behavior of UTSG, (2) a recursive algorithm to estimate parameters of this model and (3) a model predictive controller used to obtain optimal input control sequence. Simulation results show that the proposed controller has a remarkable performance for tracking the step and ramp reference trajectories while at the same time it is robust against steam flowrate changes.     

蒸汽发生器液位控制系统手自动切换的前馈补偿研究

当前蒸汽发生器（SG）液位控制系统手自动切换信号复制回路的设计中,液位控制器运算基准为切换时的汽水失配信号,主给水流量调节阀由手动模式切到自动模式后导致SG液位控制系统失去快速调节给水流量的前馈作用。针对该问题,结合阳江核电厂4号机组SG液位高高跳堆事件,提出了针对手自动切换操作方式和系统设计的2种优化方案。针对操作方式的优化,在主给水流量调节阀投自动前,手动平衡汽水流量;针对系统设计的优化,增加汽水失配判断环节和前馈自动补偿环节。通过SG液位扰动试验证明,所提出的优化方案能有效提高手自动切换后控制系统的调节速度、减小超调量,对核电机组安全运行水平提升有重要贡献。      

压水堆蒸汽发生器水位的分层自适应模糊控制

针对压水堆蒸汽发生器的水位控制提出了一种分层自适应模糊控制方案。该方案中，2个模糊控制器分层连接，每个模糊控制器均采用典型模糊控制单元，使得模糊规则个数和可调参数个数大大减少，便于在线学习和实时控制。文章分别给出了分层模糊控制器的解析表达式及可调参数的在线学习方法。在压水堆快速加负荷和突然甩负荷的仿真实验中，该方案与PID控制相比，响应快，超调量小，振荡小。     

Adaptive estimator-based dynamic sliding mode control for the water level of nuclear steam generators

Steam Generator (SG) is a crucial component of nuclear power plant. The proper water level control of a nuclear steam generator is of great importance in order to secure the sufficient cooling source of the nuclear reactor and to prevent damage of turbine blades. The water level control problem of steam generators has been a main cause of unexpected shutdowns of nuclear power plants which must be considered for plant safety and availability. The control problem is challenging, especially at low power levels due to shrink and swell phenomena and flow measurement errors. Moreover, the dynamics of steam generator vary as the power level changes. Therefore, it is necessary to improve the water level control system of SG. In this paper, an adaptive estimator-based dynamic sliding mode control method is developed for the level control problem. The proposed method exhibits the desired dynamic properties during the entire output tracking process independent of perturbations. Simulation results are presented to demonstrate the effectiveness of the proposed controller in terms of performance, robustness and stability. Simulation results confirm the improvement in transient response obtained by using the proposed controller.     

基于CFNN的核蒸汽发生器水位控制

鉴于常规的PID控制存在控制对象参数变化时控制参数无法改变的不足,从而根据一个核蒸汽发生器(NSG)的简化数学模型,将一种补偿模糊神经网络(CFNN)用于NSG水位的控制。该网络由于引入了补偿神经元,使网络的容错性更好,系统更稳定。同时在神经网络学习算法中动态优化补偿模糊运算,使网络更适应,训练速度更快。仿真表明,该方法在装置负荷变化时比常规的PID控制方法超调量小,收敛速度快。该网络能在线调整参数,动态优化模糊规则,适于在线学习控制。该控制方法对NSG水位智能控制研究具有一定意义。     

直流蒸汽发生器控制系统研究

在所建立的直流蒸汽发生器动态数学模型基础上,研究和分析了直流蒸汽发生器在各种扰动下尤其在负荷变化下的响应,得到了在这些扰动下直流蒸汽发生器压力和各段长度的变化规律。在此基础上研究了串级控制系统和基于神经网络的自学习模糊控制系统,并进行了控制系统仿真研究,结果显示两种控制系统都具有较好的控制能力。研究结果对实际直流蒸汽发生器的控制系统设计具有一定的指导意义。     

基于结构奇异值综合的蒸汽发生器水位鲁棒控制器设计

针对U型管蒸汽发生器的给水阀开度-水位动力学特性随其本身和给水泵运行工况改变而变化的特性,建立了能定量描述上述原因导致的参数摄动和未建模动态的给水阀开度-水位对象的不确定状态空间模型。基于结构奇异值综合方法设计蒸汽发生器水位鲁棒控制器,并通过选择合适的性能加权函数优化控制系统的鲁棒性能。仿真结果表明,所设计控制器可满足蒸汽发生器从零负荷至满负荷及各种给水泵运行工况下水位自动控制的要求,具有较好的控制品质。     

蒸汽发生器内二次侧水位对倒U型管内倒流特性的影响分析

在自然循环条件下,蒸汽发生器(SG)倒U型管内的流体流动会不稳定,可造成一部分倒U型管内流体处于倒流状态。基于Boussinesq假设,建立了与SG二次侧水位有关的倒U型管内流体一维守恒控制方程,采用线性微扰理论分析SG二次侧水位对倒U型管内倒流特性的影响,并采用RELAP5/MOD3.2程序进行了数值模拟。结果表明:在一定倒U型管进口条件下,SG二次侧水位的降低使倒U型管内流动的特征压降增大,特征流量减少,稳定性参数增加,相对于正常水位时更易不稳定,倒流更易发生,长管较短管更易发生倒流。