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基于Ovation系统的核动力装置二回路控制仿真研究

2020-11-29阅读(751)

基于Ovation系统的核动力装置二回路控制仿真研究

论文摘要

由于现在的核动力装置的设备和系统十分复杂,性能与安全性要求非常高。并且,核动力装置的强耦合性、非线性和动态特性不同的特性,使其控制系统设计具有一定的挑战性。随着核动力系统自动化程度的提高以及近年来数字设备的可靠性和性能的日趋完善,核动力系统的控制和仪器开始逐渐采用集散控制系统。采用集散控制系统,可以提高核动力装置的自动化控制水平,还能减轻运行人员的劳动强度。集散控制系统相对以往的模拟仪表控制有一个非常显著的优点,它可以在监控站上集中显示装置实时运行的数据,因此研究集散控制系统在核动力装置控制中的应用就显得十分必要。本文建立了船用核动力装置二回路系统的直流蒸汽发生器和汽轮机的动态数学模型。进而介绍了第四代集散控制系统Ovation使用前软硬件的基本配置。由于采用Modbus TCP/IP协议的方式,PC机与Ovaiton的通信,不需要专门配套的硬件设备,不但通信速率最高可以达到100Mb/s,而且具有线路简洁、性能良好、成本低、可靠性高等特点,而且可靠性得到了很好的验证。Modbus TCP/IP在系统中的通信是本论文的一个要点。为最后的人机界面及Ovation系统中控制器的应用奠定基础。集散控制系统中的人机接口直接影响到集散控制系统的使用效率,并且好的屏幕画面显示可以降低监控人员的劳动强度。本文中第一个重点就是屏幕显示画面的设计,实现二回路系统宏观显示图、蒸汽发生器运行状态显示图和汽轮机运行状态显示图互相切换,并能实时显示重要数据。核动力装置系统有强耦合性、非线性和动态特性不同的特性,使得控制器的研究也就显得尤为重要,本文的第二个重点就是研究PID、专家PID控制器在蒸汽发生器和汽轮机中的控制效果,并且在Ovation系统中实现PID及专家PID控制器。仿真结果表明专家PID控制器比常规PID控制器在动态调节过程中具有超调量小和快速稳定的优点。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第1章 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 国内外集散控制系统的发展状况及现状
  • 1.3 集散控制系统在核动力装置中的应用展望
  • 1.4 本文研究的主要内容
  • 第2章 核动力装置二回路装置数学模型
  • 2.1 引言
  • 2.2 直流蒸汽发生器数学模型
  • 2.2.1 直流蒸汽发生器的分段
  • 2.2.2 直流蒸汽发生器的数学模型
  • 2.2.3 直流蒸发器的动态数学模型
  • 2.3 汽轮机数学模型
  • 2.3.1 建模对象简介
  • 2.3.2 仿真模型
  • 2.4 本章小结
  • 第3章 Ovation系统使用的关键配置
  • 3.1 引言
  • 3.2 Ovation控制器的配置
  • 3.2.1 Ovation控制器安装前的准备
  • 3.2.2 在Ovation Initialization Utility中配置控制器
  • 3.2.3 在Admin Tool中设置控制器相关参数
  • 3.3 Ovation系统工程师站的配置
  • 3.3.1 在Ovation Initialization Utility配置工程师站
  • 3.3.2 在Admin Tool设置工程师站的参数
  • 3.4 本章小结
  • 第4章 Ovation系统与模型机通信的研究
  • 4.1 引言
  • 4.2 Ovation系统的常用通信协议的简介
  • 4.2.1 Ovation系统中的DDE协议简介
  • 4.2.2 Ovation系统中的OPC协议简介
  • 4.2.3 Ovation系统中的Modbus TCP/IP协议简介
  • 4.3 Ovation系统与PC机通信研究
  • 4.3.1 Modbus TCP/IP的两种传输方式
  • 4.3.2 Modbus TCP/IP协议的消息帧
  • 4.3.3 Modbus TCP/IP协议的功能码
  • 4.4 Ovation中Modbus TCP/IP通信方式的配置及Modbus点的建立
  • 4.4.1 Ovation系统的第三方协议的配置
  • 4.4.2 Point Builder中Modbus点的建立
  • 4.5 Modbus TCP/IP Master端的软件实现
  • 4.5.1 Modbus TCP/IP协议通信原理
  • 4.5.2 程序流程图
  • 4.5.3 软件的结构
  • 4.6 本章小结
  • 第5章 Ovation系统中专家PID控制器的实现
  • 5.1 引言
  • 5.2 Ovation系统中PID控制器的实现
  • 5.2.1 PID控制器原理
  • 5.2.2 PID控制器在核动力装置二回路系统的控制图
  • 5.2.3 PID控制器在Ovation系统中的实现
  • 5.3 专家PID控制器
  • 5.3.1 专家PID控制原理
  • 5.3.2 专家PID控制器在核动力装置二回路系统的控制图
  • 5.3.3 专家PID控制器在Ovation系统中的实现
  • 5.4 本章小结
  • 第6章 基于Ovation系统的二回路控制仿真实现
  • 6.1 引言
  • 6.2 二回路仿真的人机界面
  • 6.3 二回路控制仿真的实现
  • 6.4 本章小结
  • 结论
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
  • 致谢

    • 相关论文文献

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