预测控制在核电蒸汽发生器水位控制中的研究应用

发布时间：2021-09-01 20:18

　　能源是社会和经济发展的基础,是人类生活和生产的要素。核能在人类生产和生活中的应用的主要形式是核电。由于核燃料资源丰富,运输和贮存方便,核电厂具有污染小、发电成本低等优点。压水堆核电厂系统中蒸汽发生器是连接一、二回路的枢纽。蒸汽发生器的水位控制在核电站运行中占有重要的地位,它直接关系到核电站的安全、可靠和稳定运行。本文从工程实践的角度出发,针对蒸汽发生器模型的参数时变的特性,设计了自适应广义预测控制器,实时地更新控制率的参数,并实现了参数的在线辨识。另外对于常规的控制算法只能在特定工况点设计控制器的局限性,本文又进一步建立了蒸汽发生器的模糊T-S模型,实现变工况下水位的控制。而且根据实际工业过程中蒸汽发生器存在的变量及执行机构的约束问题,将约束分别当成硬约束和软约束来区别处理,可以在保证安全性的前提下,提高控制性能。目前大多数实际的控制过程多采用PID控制,而常规PID控制器的参数难以实现在线整定,很难满足核动力装置瞬态情况下的自动控制要求,针对这一情况本文设计了基于广义预测控制（GPC）的自整定PID控制器,通过广义预测控制滚动优化与实时更新的特点,实现增益型PID控制器参数的在线整定... 

【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】：61 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
目录
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
    1.2 核电站蒸汽发生器水位控制系统的研究现状
        1.2.1 模糊控制算法
        1.2.2 模糊神经网络算法
        1.2.3 H∞等非线性控制
        1.2.4 控制结构上的改进
        1.2.5 预测控制
    1.3 预测控制算法的发展与应用
    1.4 本课题的主要研究内容
第2章 蒸汽发生器水位控制模型及特性分析
    2.1 蒸汽发生器
        2.1.1 蒸汽发生器模型
        2.1.2 低功率下模型的进一步修正
    2.2 蒸汽发生器水位特性及离散化模型
        2.2.1 蒸汽发生器水位特性分析
        2.2.2 线性自回归平均滑动积分模型
    2.3 本章小结
第3章 自适应预测控制在蒸汽发生器水位中的应用
    3.1 广义预测控制算法
    3.2 自适应在线辨识
    3.3 自适应预测控制在UTSG水位中的应用
        3.3.1 参数辨识自适应预测控制算法
        3.3.2 仿真结果与分析
    3.4 本章小结
第4章 基于T-S模糊模型的自适应预测控制
    4.1 蒸汽发生器的T-S模糊模型
    4.2 水位设定值与约束的处理
        4.2.1 变工况下水位设定值
        4.2.2 约束的处理
    4.3 仿真结果与分析
    4.4 本章小结
第5章 基于广义预测控制的自整定PID算法
    5.1 基于GPC的自整定PID算法
        5.1.1 广义预测控制算法的采用
        5.1.2 增量型PID
        5.1.3 基于GPC的自整定PID
    5.2 自整定PID在蒸汽发生器水位控制中的应用
    5.3 仿真结果与分析
    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
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]压水堆蒸汽发生器水位的前馈模型预测控制[J]. 杨柳,袁景淇.  控制工程. 2008(03)
[2]蒸汽发生器双级模糊积分智能水位控制器设计[J]. 蔡猛,张大发,张宇声,张广福.  核动力工程. 2007(02)
[3]FCMAC在蒸汽发生器水位控制中的仿真研究[J]. 陈登科,张大发.  计算机仿真. 2007(01)
[4]NSG水位神经自适应PID控制与仿真研究[J]. 周刚,张大发,殷虎.  计算机仿真. 2004(03)
[5]核电站蒸汽发生器水位控制器关键技术研究[J]. 史觊,蒋明瑜,郑健超,马云青.  测控技术. 2003(06)
[6]核动力装置蒸汽发生器水位的分层模糊自适应控制[J]. 滕树杰,张乃尧,崔震华.  控制与决策. 2002(06)
[7]串联系统的多前馈-反馈广义预测控制[J]. 李奇安,李平,于海斌,王树青.  控制与决策. 2002(04)
[8]基于观测器的鲁棒模型预测控制算法[J]. 王伟,杨建军,吕博.  控制与决策. 2001(05)
[9]工业串联系统的广义预测控制[J]. 李平,王树青.  控制与决策. 1998(03)
[10]核电厂蒸汽发生器水位控制特性计算研究[J]. 秋穗正,张金玲,郭玉君,苏光辉,喻真烷,贾斗南.  核动力工程. 1997(02)



本文编号：3377624