基于CRAIMA模型的核反应堆功率广义预测控制

为控制反应堆功率负荷跟踪变化,基于预测控制的原理设计了一种适用于核反应堆功率非线性过程的预测控制方法.以点堆动力学方程为基础建立了核反应堆功率数学模型,为方便广义预测控制器的设计,将此数学模型转换成受控自回归积分滑动平均模型(CARIMA).采用广义预测控制方法设计了反应堆功率控制器,对所设计的控制器性能进行了仿真验证.仿真结果表明,在功率观测期间存在1%额定功率的观测噪声的情况下,功率输出能够快速跟踪期望功率,并且功率观测带来的扰动对于功率实际运行影响较小,说明此控制器能够消除不确定干扰和非线性因素对系统的影响,保证反应堆功率系统的稳态精度和动态品质,能够应用于核反应堆功率控制系统中,并且具有优良的控制效果.     

模糊PID控制在核反应堆功率控制中的研究

应用核反应堆堆芯的中子动力学数学模型建立传递函数.采用模糊PID方法设计了反应堆功率控制器控制反应堆功率负荷跟踪变化.Simulink仿真表明所采用的模糊PID控制算法来控制反应堆功率的输出,比传统PID控制取得了较好的控制效果.     

水电站计算机监控系统的模糊PID功率调节

水电站计算机监控系统通常为分层分布、开放式的结构体系,监控系统能够根据需要进行水轮机组的有功功率和无功功率调节,主控层的操作员工作站给定水轮机组运行的有功功率和无功功率值,网络通讯使现地控制单元(LCU)的可编程控制器(PLC)运行功率控制流程,实现机组的功率调节.水轮发电机组的功率调节主要通过控制机组的调速器系统和励磁系统来实现,提出了二维模糊比例积分微分控制(PID控制)水轮发电机组功率调节的模式,可根据功率偏差和功率偏差变化率进行PID参数的在线自整定,机组能快速、准确、稳定地达到给定的功率值,使监控系统的功率调节具有良好的控制特性和鲁棒性,有利于延长机组的使用寿命.     

多堆多机核动力装置控制方案建模及仿真研究

为满足多堆多机核动力装置灵活快速的负荷跟踪及特殊情况下的稳定安全运行,核动力装置控制系统除了需要满足典型运行工况(如:快速升降负荷、甩负荷工况等)控制要求,还应满足在特殊工况下(如单堆多机、单多堆单机等)核动力装置能够平稳安全运行,使多堆多机核动力装置更加灵活的跟踪负荷变化.根据多堆多机核动力装置系统,建立了多堆多机核动力装置控制方案动态仿真模型,包括控制对象和控制方案模型,并对多堆多机核动力装置特殊工况下的瞬态控制过程进行了仿真分析.仿真分析结果表明,控制方案能够实现核动力装置在特殊情况下的工况转换,满足核动力装置稳定运行需求,维持船用负荷和动力的平稳.     

神经网络监督控制在船用一体化压水堆功率控制中的应用

设计了一种船用一体化压水堆功率控制的神经网络监督控制系统,在系统中神经网络作为前馈控制器,PID控制器作为反馈控制器.对压水堆功率控制过程进行了计算机仿真,仿真结果表明,与传统的PID控制相比,神经网络监督控制具有较强的自适应能力和鲁棒性,有效地提高了控制系统的精度.     

多区变节点压水堆堆芯通用安全分析程序的研制

建立了多区变节点压水堆堆芯的数学物理模型。在微机的运行环境下,运用ＦＯＲＴＲＡＮ０－７７语言,采用模块化结构,编制卫一套可调可控多区变节点压水堆堆芯通用安全分析程序ＭＲＣＰＲＳ。程序将堆芯在径向划分为３个区,在轴向划分为６个控制体,可以根据用户的需要,灵活地改变分区及控制体的数目。燃料元件分棒状和板状,用户可根据具体情况选择。程序分别采用吉尔和阿当姆斯两类算法,研究并难了堆芯稳态瞬态各类运行工况。     

核反应堆功率模糊动态矩阵控制

为了提高核电机组功率控制器的负荷跟踪性能,基于T-S模糊模型,针对点堆中子动力学方程设计了模糊动态矩阵控制器.利用改进型的动态矩阵控制算法在工作点附近设计局部控制器.在强非线性的全局控制范围内,利用并行分布补偿(PDC)方法,将各工作点处的局部控制器统一起来,从而扩大了反应堆功率控制中动态矩阵控制器的适用范围.计算机仿真结果表明,对于所选取的3种典型的运行工况,所设计的控制器都能在保证安全的前提下,在全局范围内表现出良好的负荷跟随能力.     

基于遗传算法比例积分微分控制器的铅冷快堆堆芯功率控制

比例积分微分(proportion integration differentiation,PID)控制器对堆芯功率控制过程存在适用性低的问题,而采用遗传算法(genetic algorithm,GA)整定PID控制器参数可以很好地解决此问题.为了实现铅冷快堆堆芯功率的有效控制,基于遗传算法PID控制器,结合堆芯状态空...     

ALSTOM气化炉的多模型预测控制

为了克服ALSTOM气化炉多变量、非线性的特性给系统控制带来的困难,提出了一种多模型预测控制(multiple model predictive control, MMPC)算法.根据气化炉在多个工况下的局部线性模型,设计了一组简化状态估计的子预测控制器.通过子模型输出误差项的无量纲化处理,改进了递推贝叶斯加权策略,并对各子预测控制器的输出进行了加权计算,得到了系统的实际控制量.将该多模型预测控制算法用于ALSTOM气化炉的控制,仿真结果表明:在压力扰动测试中,即使各控制量受到严格的约束,各输出量的偏差仍能维持在规定的范围内;在变负荷测试中,系统能够迅速跟踪负荷设定值的变化,从而满足了基准测试的各项要求.     

欠驱动水面船舶航迹跟踪自抗扰控制

为实现欠驱动水面船舶在内部动态不确定和外界风流干扰情况下的航迹跟踪控制,首先构造能够使航迹偏差收敛的船首向角的跟踪方程,然后将航迹控制转化为实际船首向跟踪期望船首向的航向控制问题.应用自抗扰控制技术设计自抗扰航迹跟踪控制器,解决了恒定风流干扰造成的船舶横漂问题.应用非线性水动力模型进行仿真,结果表明,控制器能够实现欠驱动船舶对直线和曲线路径的精确跟踪,且具有较强的鲁棒性.     

AUV模型解耦水平运动多控制器联合控制

为了解决自治水下机器人(AUV)的水平面轨迹跟踪控制问题,提出一种基于解耦模型的多控制器联合控制方法.建立AUV水平面三自由度运动模型并进行模型解耦,将每个自由度都只保留主变量,模型中的交叉耦合项和模型不确定性都当做外干扰项来考虑;对解耦后的AUV运动模型进行轨迹跟踪控制器的设计,针对AUV各个自由度的特点,为轴向和侧向运动设计自适应反演滑模控制器,为艏向运动设计带有干扰观测器的自适应终端滑模控制器;通过公式推导,利用李雅普诺夫理论证明了系统稳定性和误差的收敛性.仿真实验证明:所设计的轨迹跟踪控制器具有较强的鲁棒性能,系统能够实现对平面轨迹的精确跟踪且能够在规定的有效时间内实现对艏向角的精确跟踪.     

带摩擦补偿的滚珠丝杠副进给系统自适应滑模控制

为了提高滚珠丝杠副进给系统的跟踪性能,采用了带摩擦补偿的自适应滑模控制方法.基于滚珠丝杠副进给系统轴向振动特性建立了两自由度的质量模型,根据模型的状态方程设计了系统的反演滑模控制器,考虑到外界干扰的影响设计了带自适应律的自适应滑模控制器.采用基于Stribeck摩擦模型的摩擦补偿方法和遗传算法对滚珠丝杠副进给实验台的Stribeck摩擦模型进行了参数辨识.采用建立的控制方法在实验台上进行了轨迹跟踪实验.实验结果表明:在没有使用摩擦补偿情况下自适应滑模控制器最大跟踪误差为31.85μm;使用带摩擦补偿的自适应滑模控制器,其最大跟踪误差减小为15.55μm.实验结果证明了针对滚珠丝杠副进给系统轴向振动特性模型设计的自适应滑模控制器具有较高的跟踪性能,并且采用带摩擦补偿的自适应滑模控制方法显著提高了滚珠丝杠进给系统的跟踪精度.     

基于单组缓发中子模型的反应堆功率T-S模糊控制

基于T-S模糊模型,针对单组缓发中子点堆动力学方程,设计了T-S模糊控制器来实现对反应堆功率的控制.仿真结果表明,所设计的T-S模糊模型控制器能够较好的控制反应堆功率的输出,取得较好的控制效果.     

H∞控制方法在核反应堆功率控制中的应用

在已有核反应堆数学微分方程模型的基础上,建立了反应堆模型的状态空间方程描述形式;采用H∞控制方法设计了反应堆功率控制器,以控制反应堆功率变化.仿真结果表明,与传统的PID控制器相比,H∞控制器有良好的性能.     

带恒功率负载Buck变换器的模型预测控制

针对含恒功率负载(Constant Power Load,CPL)的Buck DC-DC变换器稳定性和负荷不确定性问题,提出一种含高阶滑模观测器的模型预测(Model Predictive Control,MPC)控制策略.首先,根据MPC理论,构建Buck变换器的目标函数,建立滚动优化跟踪方程并求解最优控制律.其次,构建高阶滑模观测器,提高电压的控制精度并消除抖振及相对阶问题.最后,对其进行小扰动的稳定性分析,建立源、负载侧的等效模型.在CPL与阻性负载投切较为频繁时,与传统双闭环PI调节和MPC控制进行比较,仿真结果表明:在负载变化时,基于高阶滑模观测器的MPC控制具有良好的动态性和鲁棒性且能对母线电压进行精确跟踪与控制.     

基于自适应滑模的多区域时滞电力系统负荷频率控制

针对电力系统存在频率偏差的问题,以多区域互联电力系统为研究对象,提出自适应滑模控制方法.考虑电力系统存在通信时滞,建立互联电力系统的负荷频率控制模型.在已知扰动上下界时设计一般的滑模控制器,并在此基础上通过在线估计参数,设计自适应滑模控制器,最后通过MATLAB软件进行仿真验证.仿真结果表明,自适应滑模控制器能够有效地...     

基于虚拟磁链的微电网分布式逆变电源的功率平衡控制

对分布式逆变电源组成的微电网在独立运行模式下的功率平衡控制进行了研究。在分析功率下垂特性的基础上,通过引入虚拟阻抗,将传统高压电力系统中的功率下垂特性曲线应用到中低压的微电网,实现微网功率平衡控制,并给出了电压源逆变器的参考控制电压。引入虚拟磁链,将电压的控制转化为空间磁链的控制,通过滞环控制器实现空间磁链的快速跟踪。系统的仿真结果表明系统负载变动时,微电网各逆变电源能合理分配负荷,所述的控制策略有效。     

光伏系统中一种改进MPPT算法的研究

针对传统扰动观察法存在功率振荡和误判的问题,提出了一种功率预测与自适应变步长相结合的扰动观察法。自适应变步长能够按照P-U特性曲线的斜率自动改变步长,进而解决传统扰动法跟踪速度与跟踪精度不能兼顾和稳定后功率波形振荡较大的问题。当光照强度发生剧烈变化时,功率预测法能够根据P-U输出特性曲线进行预测,进而达到消除误判的问题。在MATLAB/Simulink中搭建光伏系统MPPT仿真模型,并对改进扰动法和传统扰动法进行仿真对比,结果表明,改进的扰动法能够克服传统扰动法存在功率振荡和误判问题,可以使光伏系统快速、准确地实现最大功率点跟踪控制,并使之稳定运行在最大功率点处。     

基于干扰观测器的含风电互联电网频率稳定控制

为解决含风电互联电网中风功率预测与实际风功率之间存在的风功率偏差,以及负荷突增所造成的电网负荷频率波动的问题,研究并比较了现有解决方案,提出了一种干扰观测器与反馈控制器复合控制算法.该算法将风功率偏差以及负荷突增等视为集总干扰,设计干扰观测器估计集总干扰,并通过反馈控制器的设计抵消集总干扰的影响,并基于分离原理与线性矩阵不等式求取了观测器以及控制器设计参数,提出了算法定理并验证了稳定性.将所提算法与常用的比例积分微分(proportion intergration differentiation,PID)控制算法进行仿真比较,负荷控制算法对风功率偏差与负荷突增构成的集总干扰有着较强的抑制作用,且收敛速度更快,表现出较强的控制性能与鲁棒性.最后通过半物理实验进一步验证了所提算法的有效性与实用性.     

新型压水堆自然循环特性计算分析

针对新型压水堆的结构特点，在一维质量、动量和能量守恒方程的基础上，建立了描述其稳态自然循环特性的数学模型．模型对新型压水堆在稳态自然循环过程中可能出现的流动形式和换热状态进行了充分考虑．通过数值迭代求解该模型，对新型压水堆的自然循环特性进行了理论分析．计算结果表明：反应堆自然循环流量随堆芯功率的增加而增加，并且是堆芯功率的指数函数；在不同蒸汽压力下，反应堆的自然循环流量不同，且随蒸汽压力的增加而增加．冷热芯位差越大，反应堆自然循环能力越大．该研究对我国新型压水堆的概念设计提供了重要的理论依据．