用于大型压水堆轴向功率分布的线性自抗扰控制建模方法技术

本发明专利技术公开了属于电数字数据处理领域的一种用于大型压水堆轴向功率分布的线性自抗扰控制建模方法；先采用原始非线性模型进行模型变换获得用于自抗扰控制器设计的2阶非线性模型；随后设计对应的LESO，然后采用极点配置方法导出LESO增益参数；在基于2阶模型时间尺度和总扰动项时间尺度确定LESO带宽参数ω

【技术实现步骤摘要】
用于大型压水堆轴向功率分布的线性自抗扰控制建模方法
本专利技术属于电数字数据处理
，具体为一种用于大型压水堆轴向功率分布的线性自抗扰控制建模方法。
技术介绍
核电站机组是高度复杂的非线性系统，涉及运行功率、核燃料燃尽程度、控制棒价值等多个控制因素。在负荷跟随条件下，当出现大的功率变动时，就必须特别考虑这些因素。压水堆轴向功率分布受控制棒位置、入口冷却剂温度、轴向氙振荡等多种因素的影响，要求其控制系统具有较强的抗扰能力；大型压水堆轴向氙振荡收敛性较差，要求轴向功率分布控制系统具有更高的稳定性。大部分压水堆的轴向功率分布控制采用操作员手动或简单的bang-bang控制，按照基本负荷工作点参数设计。导致操作员工作负荷大，控制效果不佳；负荷大幅度变化情况下，控制性能可能劣化严重。如何解决现有技术存在的高速多通道数据采集能力差，不能进行复杂的控制算法实现和信号处理，实时性差，导致控制对象严重延迟性的问题成为重点要考虑问题。针对这一问题，我们提出了一种用于大型压水堆轴向功率分布的线性自抗扰控制系统及方法，不仅采用的PXI控制器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于大型压水堆轴向功率分布的线性自抗扰控制建模方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤S1：建立大型压水堆轴向功率分布原始非线性模型；/n步骤S2：通过对步骤S1中的原始非线性模型进行模型变换获得用于自抗扰控制器设计的2阶非线性模型；/n步骤S3：利用步骤S2中2阶非线性模型参数，设计对应的LESO，然后采用极点配置方法导出LESO增益参数；/n步骤S4：基于2阶模型时间尺度和总扰动项时间尺度确定LESO带宽参数ω

【技术特征摘要】
1.一种用于大型压水堆轴向功率分布的线性自抗扰控制建模方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：建立大型压水堆轴向功率分布原始非线性模型；
步骤S2：通过对步骤S1中的原始非线性模型进行模型变换获得用于自抗扰控制器设计的2阶非线性模型；
步骤S3：利用步骤S2中2阶非线性模型参数，设计对应的LESO，然后采用极点配置方法导出LESO增益参数；
步骤S4：基于2阶模型时间尺度和总扰动项时间尺度确定LESO带宽参数ωo；
步骤S5：采用最大可能偏差和执行机构最大允许动作速度确定PD带宽ωc范围，并基于ωc设置比例增益和微分增益；
步骤S6：通过步骤S5和S6，整定LESO带宽参数ωo和PD控制器带宽ωc，确定该反应堆功率控制系统，完成自抗扰控制。


2.根据权利要求1所述的一种用于大型压水堆轴向功率分布的线性自抗扰控制建模方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
步骤S101、根据反应堆中子扩散理论和裂变产物衰变规律，得到了中子扩散方程式(1)，以及碘浓度和氙浓度的时空动力学方程式(2)和式(3)；









步骤S102、假定式(1)～式(3)的解具有式(8)～式(10)所示两项空间调和级数的形式；



φ(z,t)＝φ0ψ(z,t)(5)
X(z,t)＝X0x(z,t)(6)
Y(z,t)＝Y0y(z,t)(7)
ψ(z,t)＝cos(hz)+A(t)sin(2hz)(8)
x(z,t)＝cos(hz)+B(t)sin(2hz)(9)
y(z,t)＝cos(hz)+C(t)sin(2hz)(10)









其中，φ0为中子通量的初始值，φ为中子通量(cm-2.s-1)，X0为氙浓度初始值，Y0为碘浓度初始值，X为氙浓度，Y为碘浓度，Σa为高度z处宏观吸收截面，为平均宏观吸收截面(cm-1)，H为堆芯高度(cm)，z为控制棒位置(cm)，D为扩散系数，h为计算用中间参数(cm-1)，Σf为宏观裂变截面，t为时间(s)，v为每次裂变释放的平均中子数，σX为氙的微观吸收截面(cm2)，αf为反应性功率反馈系数，γI为碘的裂变份额，γX为氙的裂变份额，λI为碘衰变时间常数，λX为氙衰变时间常数，ψ为归一化中子通量，x为归一化氙浓度，y为归一化碘浓度，A为归一化中子通量的幅函数，B为归一化氙浓度的幅函数，C为归一化碘浓度的幅函数；
步骤S2包括：
步骤S201、式(8)～式(10)对堆芯下部/上部分别积分可得堆芯下部/上部中子通量、氙浓度和碘浓度的归一化值，分别如式(14)和式(15)所示：






根据轴向偏移的定义，有



可看出归一化中子通量的幅函数即为轴向偏移；
其中，幅函数A(t)、B(t)和C(t)可由式(16)至式(18)计算得到：
-β2A+2(β1-β3)A+β2＝0(16)






再其中












步骤S202、推导控制器设计的2阶非线性模型：
将式(4)和式(5)代入式(1)可得



将式(14)和式(15)代入式(25)，并分别对堆芯上部和堆芯下部积分，可得






其中









在式(14)～式(28)中，为归一化堆芯上部平均中子通量，为归一化堆芯下部平均中子通量，为归一化堆芯上部平均氙浓度，为归一化堆芯下部平均氙浓度，为归一化堆芯上部平均碘浓度，为归一化堆芯下部平均碘浓度，Σa1为堆芯上部宏观吸收截面，Σa2为堆芯下部宏观吸收截面，E1、E2、β1、β2和β3为计算用中间参数；
式(25)减去式(24)可得



其中
ΔΣ＝Σa2-Σa1(30)
对式(31)求导可得

【专利技术属性】
技术研发人员：周世梁，刘玉燕，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：北京;11