核电蒸汽发生器水位复合模糊控制的研究

论文摘要

蒸汽发生器是核电中连接一、二回路的主要设备,蒸汽发生器的安全可靠运行与核电站的安全性和经济性密切相关。蒸汽发生器水位对象有滞后,大惯性,时变等特性,因此,常规PID并不能对其实现良好的控制,在蒸汽发生器水位控制中引入智能控制算法是很有必要的。本文在阐述蒸汽发生器水位运行原理的基础上,介绍了蒸汽发生器水位控制系统以及影响蒸汽发生器水位的主要因素,继而在核电仿真平台上进行水位特性实验,得出蒸汽发生器水位简化模型,并且,介绍了蒸汽发生器水位模型,在此基础上,为了弥补PID控制的不足,提出了模糊自适应PID控制、模糊免疫PID控制以及模糊-Smith控制在蒸汽发生器水位上的应用,并对其响应曲线进行分析与研究。最后,通过在核电仿真平台上蒸汽发生器水位的模糊PID控制设计与实现来进行验证模糊PID控制的可行性。本文通过对核电站蒸汽发生器水位的研究,并且很好的解决了模糊PID控制的应用问题。经测试证明,仿真平台图形化模糊PID控制模块设计合理,整个仿真系统运行稳定、可靠。在与传统控制性能曲线的比较中看到,复合模糊控制方法能更好的控制蒸汽发生器水位,具有稳定时间短,超调量小的优点,有一定的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题背景及研究目的
• 1.2 模糊控制理论发展的历史
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 复合模糊控制研究现状
• 1.3.2 蒸汽发生器水位控制研究现状
• 1.4 论文主要研究内容与各章节安排
• 2 蒸汽发生器水位控制系统
• 2.1 压水堆核电站的基本组成和运行原理
• 2.2 蒸汽发生器水位控制系统介绍
• 2.2.1 蒸汽发生器水位控制概述
• 2.2.2 蒸汽发生器的工作原理
• 2.2.3 蒸汽发生器水位调节
• 2.2.4 影响蒸汽发生器水位的因素
• 2.3 本章小结
• 3 蒸汽发生器水位建模
• 3.1 核电仿真平台介绍
• 3.2 蒸汽发生器水位特性实验
• 3.2.1 给水流量特性实验
• 3.2.2 蒸汽流量特性实验
• 3.2.3 蒸汽发生器水位的限值
• 3.3 蒸汽发生器水位数学模型的建立
• 3.3.1 蒸汽发生器水位简化模型
• 3.3.2 蒸汽发生器水位数学模型
• 3.4 本章小结
• 4 蒸汽发生器水位复合模糊控制
• 4.1 蒸汽发生器单回路PID 控制
• 4.1.1 PID 控制原理
• 4.1.2 单回路PID 控制的实现
• 4.1.3 仿真研究
• 4.2 蒸汽发生器水位模糊自适应PID 控制
• 4.2.1 模糊自适应PID 控制原理
• 4.2.2 模糊自适应PID 控制的实现
• 4.2.3 仿真研究
• 4.3 蒸汽发生器水位模糊免疫PID 控制
• 4.3.1 免疫基本原理
• 4.3.2 模糊免疫PID 控制的实现
• 4.3.3 仿真研究
• 4.4 蒸汽发生器水位模糊-Smith 控制
• 4.4.1 Smith 预估控制原理
• 4.4.2 模糊-Smith 控制的实现
• 4.4.3 仿真研究
• 4.5 本章小结
• 5 模糊PID 控制模块设计与实现
• 5.1 核电仿真平台图形化建模概述
• 5.2 蒸汽发生器水位图形化建模
• 5.2.1 图形化建模单调
• 5.2.2 图形化建模联调
• 5.3 蒸汽发生器水位模糊PID 控制的实现
• 5.3.1 封装模块的介绍
• 5.3.2 模糊PID 控制器的设计
• 5.3.3 模糊PID 控制图形化建模
• 5.4 性能测试分析
• 5.5 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间取得的研究成果