蒸汽发生器的水位建模及分数阶控制算法研究

《蒸汽发生器的水位建模及分数阶控制算法研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文蒸汽发生器的水位建模及分数阶控制算法研究硕士研究生：郭丹指导教师：夏虹教授学科、专业：核科学与技术论文主审人：王俊玲教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文蒸汽发生器的水位建模及分数阶控制算法研究硕士研究生：郭丹指导教师：夏虹教授学位级别：工学硕士学科、专业：核科学与技术所在单位：核科学与技术论文提交日期：2018年4月论文答辩日期：2018年6月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegreeofM.En

2、gResearchonSteamGeneratorWaterLevelModelingandFractionalOrderControlAlgorithmsCandidate:GuoDanSupervisor:Prof.XiaHongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:NuclearScienceandtechnologyDateofSubmission:April,2018DateofOralExamination:June,2018University:HarbinEngineeri

3、ngUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留

4、并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日蒸汽发生器的水位建模及分数阶控制算法研究摘要自然循环蒸汽发生器是现有的压水堆核电厂中连接一回路与二回路的

5、重要换热设备。蒸汽发生器中的水位变量对核安全有着至关重要的影响。只有将蒸汽发生器水位控制在容许范围内，才能确保核电厂运行的安全可靠性。现有蒸汽发生器水位控制普遍在E-Irving模型的基础上进行研究，虽然使控制算法的研究更加方便，具有一定的适用性，但由于该模型不包含热工水力过程，不能全面反映出核电站蒸汽发生器的运行状态，为了能更好的实现对核电厂蒸汽发生器水位的控制，可以利用蒸汽发生器的运行机理进行建模，然而这样在更加准确的同时也使整个控制系统复杂度呈指数增加。由于在蒸汽发生器实际运行中，水位通常会受到一些因素干扰，在扰动情况下由于水位下部气泡量因局部压力变化

6、而变化，进而出现“虚假水位”现象，“虚假水位”现象的出现使传统控制方法在某些情况下不能获得良好的控制效果，因此蒸汽发生器水位的动态建模以及先进有效的控制方法是本文研究的重点。本文根据线性参数变化理论(LinearParameterVarying，简称LPV)建立了基于E-Irving模型的蒸汽发生器多胞LPV水位模型。参照大亚湾核电厂的蒸汽发生器的具体参数，基于集总参数法建立了一种既能反映一定热工特性又便于控制系统设计的自然循环蒸汽发生器四阶动态水位机理模型，在100%、70%、50%及30%四个功率水平条件下，引入了蒸汽流量正阶跃以及换热量正阶跃，进行了动

7、态仿真分析，验证了模型的有效性。仿真结果显示，该模型在扰动时，蒸汽发生器各主要参数都表现出合理的变化趋势，准确的模拟出了“虚假水位”现象。分析了分数阶PIλDμ控制系统的稳定性；在欧文多胞LPV水位模型的基础上，将基于Grunwald-Letnikov(简称G-L)定义的分数阶算子分别引入蒸汽发生器水位控制系统主回路、副回路及主副回路中，完成了短记忆分数阶PIλDμ控制器的设计；设计了基于Oustaloup间接离散化方法改进算法的串级分数阶水位控制器。由于控制器参数的整定仍是现阶段存在的问题，为了实现蒸汽发生器水位控制器参数的自动整定，本文采用模糊自适应以及

8、混沌粒子群两种不同类型的智能控制算法来自动调节控制器