[發明專利]用于大型壓水堆軸向功率分布的線性自抗擾控制建模方法

有效

• 申請號: 202010467760.9
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111665717B
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 周世梁;劉玉燕
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 黃家俊

本發明公開了屬于電數字數據處理領域的一種用于大型壓水堆軸向功率分布的線性自抗擾控制建模方法；先采用原始非線性模型進行模型變換獲得用于自抗擾控制器設計的2階非線性模型；隨后設計對應的LESO，然后采用極點配置方法導出LESO增益參數；在基于2階模型時間尺度和總擾動項時間尺度確定LESO帶寬參數ω_o；且采用最大可能偏差和執行機構最大允許動作速度確定PD帶寬ω_c范圍，并基于ω_c設置比例增益和微分增益之后；整定LESO帶寬參數ω_o和PD控制器帶寬ω_c，確定該反應堆功率控制系統完成自抗擾控制。本發明解決了大型壓水堆軸向功率分布控制設計面臨的非線性、參數不確定性和外部擾動問題，滿足實時控制要求。

技術領域

本發明屬于電數字數據處理技術領域，具體為一種用于大型壓水堆軸向功率分布的線性自抗擾控制建模方法。

背景技術

核電站機組是高度復雜的非線性系統，涉及運行功率、核燃料燃盡程度、控制棒價值等多個控制因素。在負荷跟隨條件下，當出現大的功率變動時，就必須特別考慮這些因素。

壓水堆軸向功率分布受控制棒位置、入口冷卻劑溫度、軸向氙振蕩等多種因素的影響，要求其控制系統具有較強的抗擾能力；大型壓水堆軸向氙振蕩收斂性較差，要求軸向功率分布控制系統具有更高的穩定性。

大部分壓水堆的軸向功率分布控制采用操作員手動或簡單的bang-bang控制，按照基本負荷工作點參數設計。導致操作員工作負荷大，控制效果不佳；負荷大幅度變化情況下，控制性能可能劣化嚴重。如何解決現有技術存在的高速多通道數據采集能力差，不能進行復雜的控制算法實現和信號處理，實時性差，導致控制對象嚴重延遲性的問題成為重點要考慮問題。

針對這一問題，我們提出了一種用于大型壓水堆軸向功率分布的線性自抗擾控制系統及方法，不僅采用的PXI控制器能夠實現對控制對象的實時控制，解決了軟件控制方法的時延問題；減輕了模擬計算機的負擔，滿足了實時控制的要求。

發明內容

針對背景技術中存在的問題，本發明提供了一種用于大型壓水堆軸向功率分布的線性自抗擾控制建模方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1：建立大型壓水堆軸向功率分布原始非線性模型；

步驟S2：通過對步驟S1中的原始非線性模型進行模型變換獲得用于自抗擾控制器設計的2階非線性模型；

步驟S3：利用步驟S2中2階非線性模型參數，設計對應的LESO，然后采用極點配置方法導出LESO增益參數；

步驟S4：基于2階模型時間尺度和總擾動項時間尺度確定LESO帶寬參數ω_o；

步驟S5：采用最大可能偏差和執行機構最大允許動作速度確定PD帶寬ω_c范圍，并基于ω_c設置比例增益和微分增益；

步驟S6：通過步驟S5和S6，整定LESO帶寬參數ω_o和PD控制器帶寬ω_c，確定該反應堆功率控制系統，完成自抗擾控制。

所述步驟S1包括：

步驟S101、根據反應堆中子擴散理論和裂變產物衰變規律，得到了中子擴散方程式(1)，以及碘濃度和氙濃度的時空動力學方程式(2)和式(3)；

步驟S101、根據反應堆中子擴散理論和裂變產物衰變規律，得到了中子擴散方程式(1)，以及碘濃度和氙濃度的時空動力學方程式(2)和式(3)；

步驟S102、假定式(1)～式(3)的解具有式(8)～式(10)所示兩項空間調和級數的形式；