压水堆核电站蒸汽发生器水位的多模型内模控制

摘要

蒸汽发生器为压水堆核电站中动力设备之一，在运行过程中，蒸汽发生器的水位必须控制在一定范围内，过高或过低，都会影响核电站的正常运行。但由于被控对象存在变工况、参数不确定性和非线性，如果采用精确的数学模型来设计控制器，往往难以得到满意的控制效果，甚至会造成无法控制。因此为了实现对蒸汽发生器水位的控制，本文针对被控对象的特点，采用多模型内模控制策略对其进行控制。 因内模控制器对于大时滞系统的控制和抗扰性的改善效果显著，且结构简单、易进行在线调整及参数整定等优点，首先利用降阶后的二阶等效模型研究设计了各典型工况下蒸汽发生器水位内模控制器作为子控制器。而后采用基于性能指标的加权策略，在线计算加权系数，最后由各个控制器输出与权值乘积之和作为实际的总控制输出。多模型内模控制具有较好的鲁棒性，也克服了由于对象特性变化带来的输出扰动，计算方便。经仿真证明，此类控制器能达到良好的稳定性和跟踪速度，并能够有效地克服系统连续变负荷对水位的影响。 同时针对如何寻取最优加权系数，本文又提出了利用粒子群算法对加权系数进行离线优化的方案，来求取各个工况下的最优加权系数值。根据仿真结果表明，当系统稳定于某一特定工况下，利用粒子群算法离线优化后的加权系数相较于在线计算能得到更好的控制效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 选题背景

1．2 选题意义

1．3 研究现状

1．3．1 基于经典控制理论的水位控制

1．3．2 基于现代控制理论的水位控制

1．4 本文研究内容

第2章 蒸汽发生器系统介绍及水位变化特性分析

2．1 蒸汽发生器结构介绍

2．2 蒸汽发生器水位控制概述

2．2．1 水位控制的必要性

2．2．2 影响蒸汽发生器水位的因素

2．3 蒸汽发生器水位控制数学模型

2．4 蒸汽发生器水位特性分析

2．4．1 给水流量扰动下的水位特性

2．4．2 蒸汽流量扰动下的水位特性

2．5 本章小结

第3章 内模控制

3．1 内模控制发展历史

3．2 内模控制器结构

3．3 内模控制性质

3．4 内模控制器的设计

3．5 滤波器的设计

3．6 与传统PID控制仿真结果与分析

3．6．1 内模控制器设计

3．6．2 仿真对比与分析

3．7 本章小结

第4章 多模型内模控制

4．1 多模型控制方法的研究及应用

4．2 多模型自适应控制系统的设计

4．2．1 基于加权的多模型算法研究

4．2．2 原理框图

4．3 子模型内模控制器设计

4．3．1 模型降阶

4．3．2 各个典型工况下水位内模控制器设计

4．4 基于在线加权的多模型内模控制系统及仿真研究

4．5 基于粒子群算法离线优化加权的多模型控制策略

4．5．1 粒子群优化算法

4．5．2 计算公式

4．5．3 基于粒子群算法离线优化加权系数控制仿真分析

4．6 本章小结

第5章 结论与展望

5．1 全文总结

5．2 未来展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢