核电站数字化仪控系统验证平台网络架构设计

针对第三代核电站数字化仪控系统运行需求,提出了基于KVM和光纤技术的核电站数字化仪控系统验证平台(简称"验证平台")网络架构,形成一个"闭环"的验证网络,介绍了验证平台的构成和功能。该验证平台基于实时仿真环境下,输出和实际电站一致的工艺参数数据到被验证的仪控系统,被验证的仪控系统基于控制逻辑作出控制或者保护反应,输出调节指令,工艺系统对调节指令做出与实际电站一致的动态响应,这些指令和数据信息通过验证平台实时数据网和I/O硬件通道实现交换。实践表明,设计的网络架构是可行的,完全满足了验证平台的设计要求。     

非能动压水堆核电站蒸发器水位控制方案的仿真验证

基于非能动压水堆核电站数字化仪控系统仿真验证平台,采用成熟的图形化建模软件对核电站蒸发器水位控制方案进行仿真建模,通过压水堆核电站典型瞬态测试对其控制方案进行了仿真验证,结果表明:该蒸发器水位控制方案是可行的,并对其跟踪逻辑和策略提出了改进建议.     

三代核电站仪控系统宏的仿真实现

三代核电站仪控系统广泛采用逻辑及画面宏(Macro)设计,它将其功能主体封装,通过标准化接口进行数据交互,一定程度上实现了"黑匣子"效应,从而严格控制了技术秘密。分析了三代核电站"宏"的类型及特点,并进行仿真设计,完成了仪控系统逻辑宏及画面宏的再现,从而保证了非能动安全型核电站数字化仪控系统验证平台的成功建立。     

临时仪控系统在EPR核电机组调试中的应用

台山核电厂机组控制系统采用数字化仪控系统。受制于三代核电设计变更多、设备鉴定周期长等客观制约因素,数字化仪控系统在1号机组调试启动阶段尚不可用。为满足核回路冲洗试验相关工艺系统的重要过程参数监视和关键设备控制需求,开发了临时仪控系统(TICS)。对输入输出接口类型、软硬件组态、网络结构、端接方案和功能验证方法进行了较深入的研究,提高了TICS抗单一故障能力和抗共模故障能力。结合台山核电厂1号机组核回路冲洗试验的具体调试,证明采用临时仪控系统实现参数监视和设备控制是合理可行的。该方案首次解决了数字化仪控系统进度延误导致工艺系统调试无法按期开展的难题,为后续核电厂的首次调试启动提供了参考。     

核电站数字化仪控系统工厂测试综述

测试工作是核电站数字化仪控系统生命周期中的一项重要活动,也是保证系统质量的重要手段,是验证和确认的重要工作。根据核电站数字化仪控系统的生命周期模型,系统交付最终客户之前的测试工作分为供应商的测试、工厂测试、现场安装和调试。本文立足于核电站数字化仪控系统的工厂测试工作,以某压水堆核电站数字化仪控系统的工程实施为背景,阐述了工厂测试的目的、范围和相关标准,详细介绍工厂测试的阶段划分和各阶段的主要测试内容;然后重点论述了工厂测试中的测试方法;最后阐明工厂测试的意义,给出工厂测试和现场安装调试之间的联系,强调工厂测试中的部分注意事项。     

核电保护系统的仿真自动测试系统设计

随着计算机、控制和通信技术的不断发展,核电站仪控系统逐渐由传统的模拟仪表控制向数字化控制转变。目前我国核电站数字化仪控系统正处在发展阶段,三代核电项目对仪控系统提出了更高的测试要求。因此,研究和开发半实物仿真验证自动测试技术非常必要。归纳了保护系统的特点和测试需求,将MATLAB仿真模型与测试用PXI平台硬件相结合,利用基于虚拟仪器开发平台搭建的生产者-消费者(Producer-Customer)自动测试架构,并将仿真验证技术与自动化测试相结合,实现了核电站保护系统的半实物仿真自动验证与测试。该系统可充分模拟现场工况,对保护系统进行验证与测试;通过扩展建模范围,可以实现对核电站其他仪控系统的验证与测试,也可移植到其他高可靠性需求行业,具有很高的工程应用价值。     

核电站数字化仪控系统电磁兼容仿真预测技术的研究

本文引述了核电站仪控系统电磁兼容的重要性,通过介绍电磁兼容技术发展的趋势,提出了电磁兼容仿真预测在核电站数字化仪控系统设计过程中的应用理论,说明电磁兼容仿真预测对提高数字化仪控系统的电磁兼容可靠性有重要意义。     

核电站非安全级数字化仪控系统国产化及自主化工作实践

核电站数字化仪控系统(Digital Control System,简称DCS)是核电站的信息神经和控制中枢,对于保证核电站安全、可靠、稳定和经济运行以及提升生产管理水平都起着至关重要的作用。但长期以来这一关键系统却被国外供应商垄断,这种现状不符合国家推进核电设备国产化的战略要求,为此实现核电站数字化仪控系统设备国产化和设计自主化迫在眉睫。本文作者从核电站非安全级数字化仪控系统国产化及自主化工作实践的基础上,对核电站非安全级仪控系统设备国产化、设计自主化的过程进行了相关的探讨和介绍。     

“华龙一号”核电机组手动保护硬逻辑设计

手动保护硬逻辑作为应对数字化仪控系统共因故障的一种多样化控制方法,是核电厂安全级数字化控制系统(DCS)的重要组成部分。根据HAF 102—2019和GB/T 13284.1—2008等标准法规要求,结合“华龙一号”核电机组的特点,创新性地独立设置了区别于数字化仪控系统的硬逻辑控制系统,以提高安全级DCS的可靠性。采用模拟技术方案完成了电气原理、结构布置、辅助功能、逻辑功能等设计,并通过逻辑仿真验证和系统功能测试,验证了系统功能的正确性。该方案与系统已应用于“华龙一号”福建漳州核电厂1#、2#机组安全级DCS项目,可为其他核电机组的设计提供参考。     

压水堆核电站数字化仪控系统典型PID控制设计

PID控制器具有原理简单，稳定性强，鲁棒性好，使用方便的优点而被广泛应用。传统核电站的仪控系统采用模拟调节仪表，随着数字化仪控系统（DCS）技术的逐渐成熟，其在核电站的运行和维护中扮演的角色也越来越重要。本文以海南昌江核电站1、2号机组采用的INVENSYS公司IADCS系统为背景，对单回路PID控制和串级PID控制的数字化实现过程进行阐述，针对实现过程中的手／自动切换扰动和PID控制器的正反作用问题给出了解决方案；这对核电站数字仪控系统中PID控制器的研究具有十分重要的意义。     

智能厂房温湿度控制系统

首先分析了厂房温湿度控制与一般建筑物空调系统的区别,指出现在流行的空调控制方法不适合厂房温湿度控制;接着提出一种智能温度控制方法,它不需要确定系统的数学模型,用专控制的方法,在不同控制阶段分别采用开关控制,模糊控制和智能ＰＩＤ控制;最后介绍了实行结果。     

A three-loop model-following control structure: theory and implementation

This article presents a novel three-loop control system, which supplements control structures known from the literature as model following control (MFC). The major advantage of the proposed system is its high robustness to process parameter variations; it is much higher than that offered by single-loop or two-loop control systems. Features of the new structure are revealed by a theoretical analysis that has been carried out from the viewpoint of requirements for a force/pose controller of a Stäubli RX60 manipulator. This article shows how the proposed control structure responds to such strong process parameter variations and makes a comparison to results yielded by single-loop control structures.     

模型跟踪广义预测鲁棒自适应控制器

本文采用滤波CARMA模型,基于内模原理,提出了一种新的广义预测鲁棒自适应控制器,并分析了闭环系统性能,在新的控制器中,引入适当的前馈作用,使得跟踪和调节问题解耦,利用部分状态跟踪、模型参考以及极点配置方法解决跟踪问题,利用多步预测滚动优化方法解决调节问题;适当选择滤波器可以保证对平稳随机扰动有满意的响应,减少可调参数对闭环系统响应的影响,增强系统对未建模动态的鲁棒性,仿真结果表明:该控制器对确定性和非平稳随机扰动具有不变性,对系统时延和阶次变化具有鲁棒性,适用于非最小相位和开环不稳定系统。     

一种专家智能控制器的仿真研究

该文提出一种专家智能控制器（简称为ＥＩ控制器）．该控制器的参数可基于专家知识和过程参数的变化实时进行调整。仿真结果表明对于工业过程中的大纯滞后、非线性、变参数特性能获得较为满意的调节效果。     

自动化技术专题讲座(Ⅳ)──智能控制技术与应用

主要介绍智能控制的原理、结构、类型和应用。     

Stabilization of robot motion and contact force interaction for third-order motor dynamics

An approach to the synthesis of control laws stabilizing motion and force in contact tasks, based on the exponential stability of the closed-loop control system, is described. When using the synthesized control laws, simultaneous stabilization of both motion and force is achieved with a preset quality of the transient responses. The task is solved in a most general form, taking into account the constraints on robot control, its position and the force of interaction of the robot and the environment, and the external perturbations and inaccuracies of the measuring sensors, when the environment dynamics is being described by nonlinear second-order differential equation, and the robot dynamics includes the third-order equations of the robot actuators dynamics.     

专家PID控制在印染过程温度控制中的应用

对于具有较大时滞,非线性和时变性特点的打样机对象(它是印染行业中的一种小型设备),常规PID控制方法往往难以达到良好的控制效果.本文将专家控制器与常规PID控制器相结合,提出了一种智能控制器结构.试验表明,与常规PID控制器相比,该控制器的控制精度有了明显的提高.     

六自由度并联机器人分散鲁棒非线性控制

针对六自由度并联机器人动力学特点,提出了一种新型分散鲁棒非线性控制方法.与传统PD控制策略和已有分散鲁棒非线性控制方法相比,由于控制律中增加了广义误差的小数幂项,改进后的方法除保持原方法的优点外,还具有较强的终端收敛能力,能够保证跟踪误差以更快的速度全局一致收敛到一个更小的剩余集.通过选择合适的控制器参数,可使剩余集趋于0.运用Lyapunov方法分析了系统稳定性,给出了系统稳定性条件.最后,仿真结果验证了该方法的有效性.     

Feedforward output-feedback control for continuous exothermic reactors with isotonic kinetics

The robust feedforward (FF) output-feedback (OF) control problem of (possibly open-loop unstable) continuous exothermic jacketed reactors with isotonic kinetics with respect to reactant concentration is considered. The volume, temperature, and concentration must be regulated by manipulating the feed, exit and coolant flowrates on the basis of volume and temperature measurements. The problem is addressed as an interlaced controller-observer design within a constructive control framework. The result is a quasi linear-decentralized (qLD) FF-OF dynamic controller which: (i) recovers (up to observer convergence) the behavior of a robust nonlinear FF-SF controller, (ii) has closed-loop stability conditions coupled with conventional-like tuning guidelines, and (iii) constitutes an add-on to the PI control scheme commonly employed in industrial reactors. The approach is tested with an open-loop unstable reactor example through simulations.     

Multivariable PID control by decoupling

This paper presents a new methodology to design multivariable proportional-integral-derivative (PID) controllers based on decoupling control. The method is presented for general n × n processes. In the design procedure, an ideal decoupling control with integral action is designed to minimise interactions. It depends on the desired open-loop processes that are specified according to realisability conditions and desired closed-loop performance specifications. These realisability conditions are stated and three common cases to define the open-loop processes are studied and proposed. Then, controller elements are approximated to PID structure. From a practical point of view, the wind-up problem is also considered and a new anti-wind-up scheme for multivariable PID controller is proposed. Comparisons with other works demonstrate the effectiveness of the methodology through the use of several simulation examples and an experimental lab process.