模型预测控制在核电站反应堆功率控制系统中的应用研究

摘要

现代核电站要求能够快速响应电网负荷需求，然而核电站一般是复杂的非线性系统，且工况点变化会引起系统参数波动，系统存在明显的不确定性，另外，由于技术条件的限制及运行安全性的保障，核电站的运行中还需要重点考虑控制系统受到的各种条件的约束，从而对核电站功率控制系统提出了极大的挑战，尤其是在功率跟踪过程中发生大范围功率波动的情况下。
　　本文以美国三里岛核电站压水堆模型为研究对象，针对其非线性问题，引入模糊建模的思想，建立T-S模糊模型。在此基础上，采用并行分布补偿方法设计非线性模糊模型预测控制器，实现了大范围功率跟踪，并有效地处理了控制棒速的约束问题。
　　针对该反应堆模型中存在的模型参数不确定性，在T-S模糊模型的基础上构造其多胞描述，通过引入模糊Lyapunov函数，自由控制变量及多面体不变集，对传统的min-max鲁棒预测控制算法加以改进，设计了部分离线模糊鲁棒模型预测控制器。
　　最后，通过仿真将设计的控制器应用于核电站反应堆功率控制中，得到了满意的控制效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题背景及研究的目的和意义

1．2 核电站反应堆功率控制系统的研究现状

1．3 模型预测控制算法在工业应用领域的发展

1．4 本课题的主要研究内容

第2章 核电站反应堆功率控制机理

2．1 引言

2．2 核电站反应堆的构造及主要组成部件

2．2．1 燃料组件

2．2．2 控制棒及其驱动机构

2．3 核电站反应堆功率控制原理

2．3．1 核电站的运行模式和控制方案

2．3．2 核电站功率控制原理

第3章 核电站反应堆功率控制系统建模

3．1 基本物理概念

3．2 压水堆核电站的反应堆动力学模型

3．3 T-S模糊建模

第4章 非线性模糊模型预测控制及其在核电站反应堆功率控制系统中的应用研究

4．1 模型预测控制

4．2 非线性模糊模型预测控制

4．3 仿真结果分析

4．4 本章小结

第5章 模糊鲁棒模型预测控制及其在核电站反应堆功率控制系统中的应用研究

5．1 引言

5．2 模糊鲁棒模型预测控制

5．2．1 不确定系统的描述

5．2．2 在线准min-max模糊鲁棒模型预测控制

5．2．3 部分离线模糊鲁棒模型预测控制

5．3 仿真结果分析

5．4 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

攻读硕士学位期间参加的科研工作

致谢