在我國進(jìn)行能源結(jié)構(gòu)大調(diào)整的過程中,核電在滿足國家能源供應(yīng)安全、實(shí)施能源供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革中發(fā)揮了重要作用。隨著工業(yè)信息化時(shí)代的到來和核電裝機(jī)容量的不斷增加,如何將快速發(fā)展的信息化技術(shù)與核電廠的傳統(tǒng)控制相結(jié)合,在保證核電廠安全運(yùn)行的前提條件下,滿足核電廠參與大電網(wǎng)調(diào)功調(diào)頻的需求具有很大的研究價(jià)值和實(shí)用價(jià)值。本文針對(duì)核反應(yīng)堆堆芯變功率運(yùn)行過程中的堆芯功率模型非線性和控制棒機(jī)械約束問題,將信息物理融合技術(shù)應(yīng)用于反應(yīng)堆堆芯功率控制,在保證堆芯安全運(yùn)行的條件下,使堆芯功率快速準(zhǔn)確地跟蹤設(shè)定值。首先,根據(jù)中子動(dòng)力學(xué)和堆芯熱工水力學(xué)建立反應(yīng)堆堆芯功率模型,基于福清M310-1000WM核電仿真機(jī)獲取不同功率水平下的堆芯功率數(shù)據(jù),并采用最小二乘算法辨識(shí)不同穩(wěn)態(tài)功率水平下的模型參數(shù)。其次,針對(duì)堆芯變功率運(yùn)行過程中的模型非線性和控制棒約束問題,設(shè)計(jì)具備模型參數(shù)在線辨識(shí)能力廣義預(yù)測控制器,在每一個(gè)控制時(shí)刻根據(jù)系統(tǒng)的輸入輸出數(shù)據(jù)在線更新被控對(duì)象模型的參數(shù),且針對(duì)傳統(tǒng)廣義預(yù)測控制器缺乏有效的控制量約束條件處理能力問題,采用經(jīng)過正弦混沌策略和自適應(yīng)慣性權(quán)重改進(jìn)的粒子群算法實(shí)現(xiàn)廣義預(yù)測控制的滾動(dòng)優(yōu)化,使得控制器具備堆... 

【文章來源】：上海電力大學(xué)上海市

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

CPS基本單元組成

上海電力大學(xué)碩士學(xué)位論文6技術(shù)集成到一起,并基于此構(gòu)建了一個(gè)相互映射，及時(shí)交互以及物理空間和信息空間中的人，機(jī)器，對(duì)象，環(huán)境和信息元素有效協(xié)作的復(fù)雜系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)資源的按需分配，實(shí)時(shí)迭代和動(dòng)態(tài)優(yōu)化[35]。CPS的基本組成結(jié)構(gòu)如圖1-1所示，主要包含傳感器、計(jì)算處理單元和執(zhí)行單元三個(gè)部分，各部分協(xié)同合作，共同實(shí)現(xiàn)CPS功能。其中，物理系統(tǒng)的信息量通過傳感器采集，并輸入到計(jì)算處理單元進(jìn)行分析計(jì)算，其結(jié)果作為控制信號(hào)輸入到執(zhí)行器，并對(duì)物理系統(tǒng)施加控制作用。圖1-1CPS基本單元組成CPS技術(shù)的本質(zhì)是通過加強(qiáng)信息處理能力和信息的有效流動(dòng)來實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的資源優(yōu)化分配，其信息處理和數(shù)據(jù)流動(dòng)過程如圖1-2所示。圖1-2CPS數(shù)據(jù)流動(dòng)結(jié)構(gòu)圖

須要考慮核反應(yīng)堆變功率運(yùn)行過程中的安全問題。因此本文將當(dāng)前快速發(fā)展的CPS技術(shù)與堆芯功率控制相結(jié)合，提高堆芯系統(tǒng)運(yùn)行過程的信息處理能力，在滿足安全運(yùn)行的前提條件下，使堆芯功率能快速，穩(wěn)定，準(zhǔn)確地跟隨設(shè)定值。在物理層，針對(duì)核反應(yīng)堆變功率運(yùn)行過程中的模型非線性，棒速約束問題，采用具備模型參數(shù)在線辨識(shí)能力的改進(jìn)型廣義預(yù)測控制器實(shí)現(xiàn)堆芯功率控制，在信息層，采用非線性SVM理論設(shè)計(jì)故障診斷器，加強(qiáng)堆芯運(yùn)行過程中的信息處理能力，在保證堆芯安全運(yùn)行的前提條件下，提高堆芯功率的控制質(zhì)量。本文的結(jié)構(gòu)框架如圖1-3所示。圖1-3基于負(fù)荷變動(dòng)工況的堆芯功率信息物理系統(tǒng)研究框架第一章，緒論。首先介紹本文課題的研究背景及意義，其次簡要分析了國內(nèi)外核反應(yīng)堆堆芯功率控制技術(shù)和CPS技術(shù)的發(fā)展和研究現(xiàn)狀，并簡述本文的結(jié)構(gòu)框架。第二章：基于最小二乘算法的反應(yīng)堆堆芯功率動(dòng)態(tài)模型構(gòu)建。首先根據(jù)核反應(yīng)堆的中子動(dòng)力學(xué)和堆芯熱工水力學(xué)建立反應(yīng)堆芯功率模型結(jié)構(gòu)，基于福清1000WM-M310核電仿真機(jī)獲取不同穩(wěn)態(tài)功率水平下堆芯功率響應(yīng)數(shù)據(jù)，并采用最小二乘算法辨識(shí)不同功率水平下的堆芯功率模型參數(shù)。第三章：堆芯功率的改進(jìn)型廣義預(yù)測控制器設(shè)計(jì)。首先介紹廣義預(yù)測控制器的特點(diǎn)，其次根據(jù)反應(yīng)堆堆芯功率模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)針對(duì)堆芯變功率運(yùn)行的廣義預(yù)測控制器，針對(duì)堆芯棒控系統(tǒng)的約束問題，采用改進(jìn)后的粒子群算法實(shí)現(xiàn)廣義預(yù)測控制的滾動(dòng)優(yōu)化。第四章：信息物理技術(shù)在反應(yīng)堆堆芯功率控制中的應(yīng)用。首先考慮堆芯運(yùn)行過程中的安全性，設(shè)計(jì)非線性支持向量機(jī)故障診斷器，并基于仿真機(jī)獲取SG傳熱管小破口故障和環(huán)路熱段管小破口故障工況下的仿真數(shù)據(jù)，對(duì)故障診斷器進(jìn)行訓(xùn)練和測試；其次，根據(jù)信息物理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框架，將非線性支持向量機(jī)設(shè)計(jì)為信息


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