[发明专利]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

说明书

本发明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_o；且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ω_c范围，并基于ω_c设置比例增益和微分增益之后；整定LESO带宽参数ω_o和PD控制器带宽ω_c，确定该反应堆功率控制系统完成自抗扰控制。本发明解决了大型压水堆轴向功率分布控制设计面临的非线性、参数不确定性和外部扰动问题，满足实时控制要求。

技术领域

本发明属于电数字数据处理技术领域，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。

背景技术

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控制器能够实现对控制对象的实时控制，解决了软件控制方法的时延问题；减轻了模拟计算机的负担，满足了实时控制的要求。

发明内容

针对背景技术中存在的问题，本发明提供了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ω_o；

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ω_c范围，并基于ω_c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ω_o和PD控制器带宽ω_c，确定该反应堆功率控制系统，完成自抗扰控制。

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；