基于DSP的蒸汽发生器水位模糊控制系统研究

为克服传统的核动力蒸汽发生器水位PID控制器存在的缺点,利用模糊推理技术和数字信号处理器（DSP）技术设计了基于DSP的核动力蒸汽发生器水位模糊控制系统。通过总结熟练操作人员的经验,给出了模糊控制规则,确定了一些重要的控制参数。考虑到控制的实时性,系统的稳定性,采用DSP设计了水位模糊控制系统。仿真实验表明,该系统性能良好。     

核动力蒸汽发生器水位控制方法分析

核动力蒸汽发生器(SG)是一个高度复杂的非线性时变系统.SG在瞬态、启动和低功率运行工况下的"收缩"与"膨胀"现象引起的逆动力学效应使SG的水位控制变得复杂.文章分析了SG水位控制方法的特点,重点分析了SG水位模糊控制方法与神经网络控制方法.指出了传统的PI(D)水位控制方法存在的问题,就SG水位控制发展趋势提出了看法.     

船用核动力装置专家系统技术研究

以船用核动力装置为研究对象 ,建立了运行在仿真机上的全工况核动力装置运行仿真系统。利用智能专家控制理论 ,建立了能够管理整个装置运行的 ,能对典型运行故障进行检测与诊断的管理运行专家系统。此系统在出现故障时能及时调用知识库专家知识进行专家推理 ,分析核动力装置控制实际运行中典型故障产生的原因及解决方法、故障诊断处理具有实时性 ;利用神经网络理论 ,建立了神经网络故障检测与诊断专家系统 ,此系统将不断检测核动力装置各系统 ,并根据检测数据给出故障诊断结果。结果表明 ,在核动力装置三层智能控制结构下 ,利用神经网络故障检测与诊断专家系统对船舶核动力装置可能的运行故障进行险测与诊断 ,利用运行管理专家系统对核动力装置进行运行管理 ,提高了船用核动力装置的运行性能。所进行的专家系统研究对船用核动力装置的安全运行具有一定的指导意义     

模糊逻辑控制在核动力系统中的应用和问题探讨

模糊逻辑控制(FLC)在核动力系统中的应用研究表明、FLC对核动力系统的智能化和全自动化控制而言,是一种有效而可行的先进控制方法。本文对此方面的研究成果进行了全面回顾和总结,并探讨了FLC应用研究和实践中需要重点解决的问题。     

基于数字化仪控技术的核动力装置协调控制器的设计

核动力装置是一多输入多输出、非线性、时变的复杂系统,其控制器通常采用基于模拟仪控的PID控制器来实现,系统参数易超调且响应时间较长。为改善核动力装置运行的动态品质和减小其系统的过渡时间,本文提出了在数字化仪控系统上实现专家系统和原控制器结合的协调控制器及其策略。为验证核动力装置协调控制技术及其策略,本文以1台全范围核动力装置模拟器为研究平台测试了协调控制技术。测试结果表明:基于数字化仪控技术来实现协调控制是可行的,协调控制器能有效改善核动力装置的动态运行特性,且协调控制器控制性能优于传统的PID控制器。     

空间核动力装置控制鼓系统试验样机快速复位时间测量方法研究

控制鼓系统是空间核动力装置上执行功率调节、紧急停堆的重要安全级设备,其能否正常运行直接关系到核动力装置的安全性。为测试控制鼓系统的快速复位时间,通过分析控制鼓系统的转动和传动过程,提出了快速复位零点判断、计算复位时间的方法。采用1∶1全尺寸控制鼓系统试验样机和综合测试平台,对快速复位时间进行了实测试验。试验结果表明,该测试方法是真实、有效、可靠的,可应用于控制鼓系统各阶段研发、使用过程中快速复位时间的测量。同时也验证了控制鼓系统的设计满足设计指标,机械快速复位时间小于1 s。     

核动力舰船辐射安全体系与设计统筹

辐射安全是核动力舰船战斗力的重要保障，但辐射安全系统占用舰上资源过多可能降低战斗力性能，因此辐射安全最优化设计是核动力舰船设计的重要任务之一。本文构建了核动力舰船辐射安全体系，针对性地分析了辐射安全分系统应具备的功能、设计需考虑的主要问题和控制要求，以及内外部协调关系和统筹考虑等，旨在使核动力舰船辐射安全设计最优化。      

放射性场所区域空气取样监测系统的改进

针对某核设施核动力装置检修场所区域空气取样监测系统在自动化、智能化、安全性、人性化操作等方面存在的缺陷与不足,提出了一套对区域空气取样监测系统的改进方案。将工业PLC控制技术应用于气溶胶取样监测系统,利用在线智能监测系统获取关键参数信息,依据取样要求输出控制取样回路信号及泵保护信号,提高了系统自动化、智能化、安全性和操作便利性等使用性能。此改进可用于该核设施核动力装置检修场所区域空气取样监测。     

协调控制技术在核动力系统中的应用研究

在传统PID控制的基础上引入了协调控制器,以此组成核动力装置的协调控制系统.在建立核动力系统模型的基础上应用协调控制系统并进行了仿真试验,仿真结果表明:相比于传统PID控制,采用协调控制后,冷却剂平均温度和出口蒸汽压力的超调量减小,稳定时间变短,而汽轮机功率响应稍微慢了一点,但其峰值超调变小了.     

紧凑型核动力系统的热工水力数值模拟

将多孔介质模型应用于紧凑型核动力系统的热工水力数值模拟,开发了计算程序,并以船用反应堆为例进行了初步的分析计算。为紧凑型核动力系统的热工水力特性整体多维模拟提供了可行的方案,也为紧凑型核动力系统综合分析平台的研制打下了基础。     

核反应堆堆芯功率模糊切换控制系统开发及应用

为利用不同类型控制器的性能优势,基于堆芯模糊多模型,利用比例-积分-微分(PID)控制器和模糊控制器,结合T-S型模糊规则设计模糊切换控制器。以三里岛核电站压水堆堆型堆芯为例,建立一套堆芯功率模糊切换控制系统并开展仿真研究。结果表明,与传统PID控制器相比,所设计的堆芯模糊切换控制器更适用于堆芯反应性阶跃扰动和堆芯冷却剂进口温度阶跃扰动下的堆芯功率控制。     

稳压器模糊控制系统初步研究

通过合理地确定模糊集、隶属度函数和模糊控制规则等。初步研究和设计了核电站稳压器的模糊控制器。仿真结果表明,与传统的比例－积分－微分控制器相比,模糊控制器在提高稳压器压力、水位控制系统的动态和稳态性能方面具有明显的优点。     

核电站分布式智能故障诊断系统研究与设计

为进一步减少核电站运行中发生故障后的误操作,根据核电站各设备功能分布及核电站数字化仪控系统分布式控制的特点,研究设计了核电站分布式状态监测与故障诊断系统。依据分解 综合的诊断思想,提出模糊神经网络和RBF神经网络进行分布式局部诊断和多源信息融合技术进行全局综合诊断的方法。仿真实验结果表明,该诊断系统能够正确诊断压水堆核电站多个典型故障,并能为核电站运行提供有效的帮助信息。     

用于压水堆负荷跟踪运行的硼浓度模糊控制系统

对压水堆负荷跟踪运行进行了研究，提示将一种三维模糊控制系统应用于硼浓度自动调节的设计方案，在设计中，将核电站全范围模拟机的数学模型移植到微机上作为控制对象，对硼浓度模糊控制系统进行仿真实验的结果证实，该模糊控制方法不仅可行，而且效果良好。     

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。     

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.     

Design and optimization of fuzzy-PID controller for the nuclear reactor power control

This paper introduces a fuzzy proportional-integral-derivative (fuzzy-PID) control strategy, and applies it to the nuclear reactor power control system. At the fuzzy-PID control strategy, the fuzzy logic controller (FLC) is exploited to extend the finite sets of PID gains to the possible combinations of PID gains in stable region and the genetic algorithm to improve the ‘extending’ precision through quadratic optimization for the membership function (MF) of the FLC. Thus the FLC tunes the gains of PID controller to adapt the model changing with the power. The fuzzy-PID has been designed and simulated to control the reactor power. The simulation results show the favorable performance of the fuzzy-PID controller.     

基于模糊状态观测器的核反应堆功率T-S模糊积分控制系统

为提高核反应堆运行的负荷跟随能力,设计了基于T-S模糊模型的包含模糊状态观测器的积分控制系统。该方法将非线性的点堆动力学方程在一些选定工况点进行线性化,采用并行分布补偿（PDC）方法,设计模糊积分控制器和模糊状态观测器,以相对于额定功率平衡状态的相对中子密度为前件变量,构造T-S模糊控制系统。引入模糊状态观测器,成功解决了部分状态变量不能测量的困难。使用线性矩阵不等式（LMI）方法进行稳定性分析,保证了此控制系统的大范围稳定性。仿真结果验证了这种控制系统能在大范围运行工况下工作良好。     

Fuzzy methodology applied to Probabilistic Safety Assessment for digital system in nuclear power plants

A fuzzy inference system (FIS) modeling technique to treat a nuclear reliability engineering problem is presented. Recently, many nuclear power plants (NPPs) have performed a shift in technology to digital systems due to analog obsolescence and digital advantages. The fuzzy inference engine uses these fuzzy IF-THEN rules to determine a mapping of the input universe of discourse over the output universe of discourse based on fuzzy logic principles. The risk priority number (RPN) (typical of a traditional failure mode and effects analysis - FMEA) is calculated and compared to fuzzy risk priority number (FRPN), obtained by the use of the scores from expert opinions. It was adopted the digital feedwater control system as a practical example in the case study. The results demonstrated the potential of the inference system to this class of problem.