基于QFT理论的反应堆功率控制器的设计与仿真

发布时间：2021-04-27 05:15

　　本文以定量反馈理论（QFT）为基础，设计了反应堆功率控制系统的鲁棒控制器。反应堆是核电站一回路的核心部分，对象特性具有时变性和不确定性的特点，其安全、稳定的运行至关重要。随着核能发电量在电网中所占比例逐渐增加，核电站的负荷跟踪控制水平亟待提高。为满足快速负荷跟踪变化的要求，新型反应堆功率控制器的设计十分必要。负荷的快速跟踪主要是通过反应堆控制棒准确快速的移动来实现的。本文在深入研究反应堆功率控制系统工作原理的基础上，建立了反应堆的双温度反馈简化模型。然后利用定量反馈理论在设计含有不确定对象的控制系统方面的优势，设计出反应堆功率的鲁棒控制器。最后，基于ANPS-1000核电仿真支撑系统,在原有的反应堆功率控制系统的基础上，通过改进原开环功率控制算法，建立了依据QFT理论的反应堆功率控制系统的闭环算法。通过对控制系统的仿真实验分析，验证本文所设计的控制系统具有良好的控制效果，优于原控制算法，对反应堆功率控制器的改进有一定指导意义。 

【文章来源】：华北电力大学河北省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：63 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题意义及背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文主要研究内容
        1.3.1 反应堆功率控制
        1.3.2 QFT 理论
    1.4 本章小结
第2章 核反应堆功率控制系统分析
    2.1 核反应堆控制的物理基础
    2.2 反应堆控制系统的一般描述
        2.2.1 反应堆控制系统的基本要求
        2.2.2 反应堆控制系统的一般构成
    2.3 反应性控制
        2.3.1 控制棒
        2.3.2 慢化剂中可溶毒物
        2.3.3 可燃毒物棒
    2.4 核电厂运行控制模式
        2.4.1 基本负荷运行模式
        2.4.2 负荷跟踪运行模式
    2.5 本章小结
第3章 核反应堆功率控制的数学模型
    3.1 核反应堆点堆动态方程
    3.2 等效单组缓发中子的点堆动态方程
    3.3 反应堆模型的传递函数形式
    3.4 考虑温度反馈的核反应堆系统模型
        3.4.1 具有温度反馈的反应堆结构
        3.4.2 两路温度反馈核反应堆系统建模
    3.5 反应堆模型的验证
        3.5.1 等效单组缓发中子的点堆模型验证
        3.5.2 两路温度反馈核反应堆模型验证
    3.6 考虑负载影响的反应堆双温度反馈模型
        3.6.1 反应堆内部模型
        3.6.2 反应堆外的简化模型
        3.6.3 考虑负载影响的反应堆双温度反馈模型验证
    3.7 本章小结
第4章 基于 QFT 理论的核反应堆功率控制器设计
    4.1 QFT 理论简介
    4.2 QFT 控制器的设计过程
        4.2.1 QFT 控制系统结构
        4.2.2 生成对象模板
        4.2.3 确定性能指标
        4.2.4 控制器 G 的设计
        4.2.5 前置滤波器 F 的设计
        4.2.6 设计的校验
    4.3 反应堆功率的 QFT 控制器设计
        4.3.1 整体控制结构
        4.3.2 反应堆功率控制系统的对象模板
        4.3.3 反应堆功率控制系统的性能指标
        4.3.4 反应堆功率控制系统控制器 G 的设计
        4.3.5 反应堆功率控制系统前置滤波器 F 的设计
        4.3.6 反应堆功率控制器设计的校验
    4.4 性能验证
        4.4.1 鲁棒性验证
        4.4.2 抗干扰性能验证
        4.4.3 跟踪性能验证
    4.5 本章小结
第5章 QFT 控制器仿真分析
    5.1 ANPS-1000 核电仿真支撑系统简介
    5.2 ANPS-1000 仿真支撑系统建模方法和过程
    5.3 QFT 功率控制器算法的建立
    5.4 仿真分析
    5.5 负荷跟踪效果对比
    5.6 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 后续工作及展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于定量反馈理论的攻击型无人机鲁棒飞行控制系统设计[J]. 朱学平,杨军.  西北工业大学学报. 2012(01)
[2]压水堆核电机组负荷跟踪能力综述[J]. 余文奇,彭波,郑秀波.  中国能源. 2011(03)
[3]压水堆核电厂负荷跟踪系统设计与特性研究[J]. 施希,吴萍,赵洁,刘涤尘.  核动力工程. 2010(06)
[4]压水堆核电厂负荷跟踪建模与控制方法研究[J]. 陈登科,张大发,张耀,江玮.  原子能科学技术. 2010(S1)
[5]基于QFT的火电厂主汽温控制系统的设计与仿真[J]. 王杰,周永年,刘金锋.  系统仿真学报. 2008(17)
[6]用Simulink扩展RELAP5的控制与保护系统仿真功能[J]. 侯东,林萌,许志红,杨燕华,陈智.  核动力工程. 2007(06)
[7]探讨大型压水堆核电机组参与电网中间负荷调峰[J]. 马习朋.  现代电力. 2007(04)
[8]定量反馈理论发展综述[J]. 王增会,陈增强,孙青林,袁著祉.  控制理论与应用. 2006(03)
[9]船用反应堆堆芯时空中子动力学仿真软件的研制[J]. 于雷,蔡章生.  海军工程大学学报. 2004(01)
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博士论文
[1]核电站与抽水蓄能电站的数学建模及联合运行研究[D]. 高慧敏.浙江大学 2006
[2]中国先进研究堆数字化自动开堆和功率调节系统的研究和开发[D]. 曾海.中国原子能科学研究院 2005

硕士论文
[1]磁悬浮系统定量反馈控制方法研究[D]. 徐培龙.南京理工大学 2010
[2]基于Ovation的核反应堆功率控制系统研究[D]. 杨晶.哈尔滨工程大学 2010
[3]核电厂反应堆的温度控制及仿真[D]. 施卫华.上海交通大学 2008
[4]涡扇发动机控制系统设计研究[D]. 吴志琨.西北工业大学 2007
[5]小型反应堆故障诊断与容错控制方法研究[D]. 王佳.哈尔滨工程大学 2007



本文编号：3162841