本文選題：核電站穩(wěn)壓器 + 機(jī)理建模　； 參考：《華南理工大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：由于核反應(yīng)堆穩(wěn)壓器復(fù)雜的動(dòng)態(tài)特性,精確數(shù)學(xué)模型難以獲得,因而其控制研究一直是本領(lǐng)域的難點(diǎn)與熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的PID控制方法難以適應(yīng)外部的擾動(dòng)以及穩(wěn)壓器對(duì)象的不確定性,控制效果不理想。因此,本文對(duì)壓水堆核電站穩(wěn)壓器進(jìn)行機(jī)理建模,分析其壓力及水位的瞬態(tài)特性。基于基本守恒定律,采用集中參數(shù)法,部分物性參數(shù)采用擬合公式的方法,尋求穩(wěn)壓器壓力和水位之間的耦合關(guān)系,分析影響穩(wěn)壓器壓力和水位的噴淋流量,電加熱器加熱量,上充下泄流量等物理量的變化情況,最終建立一個(gè)便于控制的模型。基于壓水堆核電站穩(wěn)壓器壓力及水位的數(shù)學(xué)模型,結(jié)合核電仿真機(jī),進(jìn)行壓力動(dòng)態(tài)特性及水位動(dòng)態(tài)特性試驗(yàn),對(duì)比結(jié)果,其最大相對(duì)誤差均小于1%,驗(yàn)證了所建數(shù)學(xué)模型的正確性和有效性。結(jié)合所建模型,對(duì)比采用了PID控制、狀態(tài)反饋控制以及滑�？刂撇呗�,觀察控制效果。相較于PID控制,狀態(tài)反饋控制能夠使壓力的調(diào)節(jié)時(shí)間減少30%,水位的調(diào)節(jié)時(shí)間減少60%,超調(diào)量也減少了3%,改善了系統(tǒng)的跟隨性能,但存在較大的靜態(tài)偏差,基于LMI的滑�？刂圃诒ＷC系統(tǒng)跟隨性及穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,壓力的靜態(tài)偏差從0.56%下降至0.05%,水位的靜態(tài)偏差從0.42%下降至0.05%,基本消除了壓力及水位的靜態(tài)偏差,說明了基于LMI的滑模控制系統(tǒng)能夠使所建的兩輸入兩輸出的穩(wěn)壓器模型達(dá)到預(yù)期的控制目標(biāo)。同時(shí)由于在穩(wěn)壓器模型的建立過程中存在著不確定性,在實(shí)際運(yùn)行的過程中,會(huì)產(chǎn)生參數(shù)的不確定以及外部噪聲,為了驗(yàn)證所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可靠性,本文分析了系統(tǒng)魯棒靈敏度極小化問題,以及魯棒鎮(zhèn)定問題,從仿真結(jié)果可知,噪聲抑制比λn小于2.5×105,控制作用比λc小于90,均小于常量并隨時(shí)間衰減,證明了本文設(shè)計(jì)的滑模控制系統(tǒng)具有較強(qiáng)的魯棒性能。
[Abstract]:Because of the complex dynamic characteristics of the reactor voltage regulator, it is difficult to obtain accurate mathematical model, so its control research has always been a difficult and hot spot in this field. The traditional pid control method is difficult to adapt to the external disturbance and the uncertainty of the regulator object, so the control effect is not satisfactory. Therefore, the mechanism of pressurizer in PWR nuclear power station is modeled and the transient characteristics of pressure and water level are analyzed. Based on the basic conservation law, the concentrated parameter method and the fitting formula for some physical parameters are adopted to seek the coupling relationship between the pressure and water level of the regulator, and the spray flow that affects the pressure and water level of the regulator is analyzed, and the heat added to the electric heater is analyzed. Finally, a convenient control model is established for the change of physical quantities such as supercharge and discharge flow. Based on the mathematical model of pressurizer pressure and water level of PWR nuclear power station, combined with nuclear power simulator, the dynamic characteristics of pressure and water level are tested, and the results are compared. The maximum relative error is less than 1, which verifies the correctness and validity of the mathematical model. The pid control, state feedback control and sliding mode control strategy are compared with the established model, and the control effect is observed. Compared with pid control, the state feedback control can reduce the adjusting time of pressure by 30 percent, the adjustment time of water level by 60 percent, the overshoot quantity by 3 percent, and improve the performance of the system, but there is a large static deviation. The sliding-mode control based on LMI can reduce the static deviation of the pressure from 0.56% to 0.05% and the static deviation of the water level from 0.42% to 0.05% on the basis of ensuring the system following and stability, which basically eliminates the static deviation of the pressure and water level. The sliding-mode control system based on LMI can make the voltage regulator model with two inputs and two outputs achieve the desired control goal. In order to verify the reliability of the designed system, the uncertainty of the parameters and the external noise will be generated during the actual operation because of the uncertainty in the process of establishing the voltage regulator model. In this paper, the problem of robust sensitivity minimization and robust stabilization is analyzed. The simulation results show that the noise suppression ratio 位 n is less than 2.5 脳 10 5, and the control action ratio 位 c is less than 90, which is less than constant and attenuates with time. It is proved that the sliding mode control system designed in this paper has strong robustness.
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TM623;TM44

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