加拿大超臨界水冷堆的多變量魯棒前饋-反饋控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf

1、超臨界水堆（Supercritical Water-Cooled Reactor,SCWR）是第四代新型核能系統(tǒng)中唯一的水冷堆，具有熱效率高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、安全性好、燃料利用率高等特點，因而其在經(jīng)濟性、工程技術(shù)延續(xù)性以及可持續(xù)性等方面有著諸多優(yōu)勢。加拿大致力于開發(fā)基于坎杜堆作為第四代超臨界水堆，并對超臨界水的流動和傳熱進行了大量的基礎(chǔ)研究。在系統(tǒng)控制方面，由于以超臨界水做冷卻劑和采用一次側(cè)冷卻劑直接循環(huán)系統(tǒng)，加拿大SCWR的動態(tài)性能和C

2、ANDU堆有極大的不同，因而有必要針對加拿大SCWR系統(tǒng)設(shè)計出一套全新的控制系統(tǒng)。
　　由于冷卻劑在反應(yīng)堆內(nèi)不經(jīng)過沸騰而直接變成蒸汽驅(qū)動汽輪機，加拿大 SCWR系統(tǒng)的蒸汽溫度、反應(yīng)堆功率和主蒸汽壓力之間的存在很強的耦合性，尤其蒸汽溫度對反應(yīng)堆功率擾動極為敏感，因而系統(tǒng)建模過程中不可避免地引入的不確定性因素會對整個反應(yīng)堆系統(tǒng)產(chǎn)生較大影響，這就使得控制系統(tǒng)設(shè)計變得困難。本文以加拿大SCWR三輸入-三輸出系統(tǒng)模型為研究對象，首先對系統(tǒng)模

3、型進行不確定性分析并得到三種不確定性量：未建模不確定性，線性化不確定性和線性模型簡化不確定性，然后在此基礎(chǔ)上采用??綜合法得到多變量魯棒控制，最后通過最小二乘法優(yōu)化系統(tǒng)的前饋擾動補償和對開環(huán)系統(tǒng)的增益調(diào)整分析得到系統(tǒng)的前饋控制部分，將其加入到魯棒反饋控制系統(tǒng)中進一步提高系統(tǒng)的性能響應(yīng)。通過和傳統(tǒng)控制系統(tǒng)的仿真對比，結(jié)果表明：所設(shè)計的多變量魯棒前饋/反饋控制器能在系統(tǒng)不確定性條件下實現(xiàn)對系統(tǒng)的穩(wěn)定控制，并使系統(tǒng)的響應(yīng)特征滿足設(shè)計要求。