[發(fā)明專利]一種用于核反應(yīng)堆功率的自抗擾控制方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201610827618.4 | 申請日： | 2016-09-18 |
| 公開（公告）號： | CN106340331B | 公開（公告）日： | 2017-12-05 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 劉玉燕;劉吉臻;周世梁 | 申請（專利權(quán)）人： | 華北電力大學(xué) |
| 主分類號： | G21D3/00 | 分類號： | G21D3/00 |
| 代理公司： | 北京金智普華知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11401 | 代理人： | 巴曉艷 |
| 地址： | 102206 北*** | 國省代碼： | 北京;11 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 用于 核反應(yīng)堆 功率 控制 方法 | ||
1.一種用于核反應(yīng)堆功率的自抗擾控制方法，其特征在于，所述自抗擾控制方法通過推導(dǎo)核反應(yīng)堆功率模型，將原來5階的非線性模型轉(zhuǎn)化為2階的非線性模型，利用非線性模型中的信息，減輕線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(LESO)的負(fù)擔(dān)，設(shè)計(jì)了基于LESO的自抗擾控制器；并且利用系統(tǒng)輸出y可測的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于降階線性擴(kuò)張狀態(tài)觀測器(RLESO)的自抗擾控制器，進(jìn)一步地通過變量代換方法使得觀測器的輸入不是而是y,通過自抗擾控制器的設(shè)計(jì)原理，給定參數(shù)ωc、ωo、nr0，確定該反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)，完成自抗擾控制；
所述自抗擾控制器的設(shè)計(jì)步驟為：
S1：提供核反應(yīng)堆功率原始非線性模型；
S2：通過對S1中的原始非線性模型進(jìn)行模型變換獲得用于設(shè)計(jì)自抗擾控制器的2階非線性模型；
S3：利用S2中2階非線性模型信息，減輕LESO的負(fù)擔(dān)，設(shè)計(jì)基于LESO的自抗擾控制器；
S4：通過降階狀態(tài)觀測器和變量代換推導(dǎo)，避免RLESO的輸入是y的導(dǎo)數(shù)項(xiàng)，設(shè)計(jì)基于RLESO的自抗擾控制器；
S5：通過自抗擾控制器的設(shè)計(jì)原理，給定參數(shù)ωc、ωo、nr0，確定該反應(yīng)堆功率控制系統(tǒng)，完成自抗擾控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自抗擾控制方法，其特征在于，所述步驟S1具體包括：
1)假定反應(yīng)堆內(nèi)各點(diǎn)的中子密度隨時(shí)間的變化特性與空間位置不相關(guān)的，把核反應(yīng)堆近似地看作一個(gè)沒有空間度量的“點(diǎn)”，得到了如下點(diǎn)堆動(dòng)態(tài)方程(1)、(2)；
2)根據(jù)宏觀能量守恒定律，得到壓水反應(yīng)堆的關(guān)于燃料平均溫度和冷卻劑出口溫度的兩個(gè)方程(3)、(4)；
3)控制棒的反應(yīng)性方程(5)；
4)根據(jù)核反應(yīng)堆中的溫度反饋，所述溫度反饋為燃料和冷卻劑的反應(yīng)性溫度反饋系數(shù)，得到總體的反應(yīng)性方程(6)；
其中ρ為反應(yīng)性；β為緩發(fā)中子份額；Λ為一代中子壽命，s；λ緩發(fā)中子先驅(qū)核衰變時(shí)間常數(shù)，s-1；nr相對中子密度；cr相對先驅(qū)密度；Tf為燃料平均溫度，℃；ff為裂變釋放能量在燃料中所占份額；p0為反應(yīng)堆額定功率，MW；uf為燃料熱容量；uc為冷卻劑的熱容量；Ω為燃料和冷卻劑之間傳熱系數(shù)；Te是冷卻劑入口溫度；Tl冷卻劑出口溫度，℃；M為冷卻劑質(zhì)量流量與其熱容量的乘積，MW/℃；ρr控制棒引入的反應(yīng)性；Gr為控制棒微分價(jià)值；Zr控制棒速度；αf燃料反應(yīng)性溫度系數(shù)；Tf0為額定功率下燃料平均溫度，℃；αc冷卻劑反應(yīng)性溫度系數(shù)；Tl0額定功率下冷卻劑出口溫度，℃；
其中αf、αc、μc、Ω和M是nr0的函數(shù)：
M(nr0)＝(28nr0+74)MW/℃；
在控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí),其中的常數(shù)取為β＝0.006019,Λ＝0.0001s,λ＝0.15s-1,ff＝0.92；uf＝26.3MW·s/℃；Gr＝0.0145δk/k/℃。
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