反應(yīng)堆控制系統(tǒng)容錯(cuò)控制方法研究.pdf

1、反應(yīng)堆控制系統(tǒng)由大量的傳感器、執(zhí)行器等設(shè)備組成,它是保證核電站安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要系統(tǒng)之一。目前,核電站主要采用硬件冗余的容錯(cuò)控制技術(shù)以保證設(shè)備發(fā)生故障時(shí)系統(tǒng)仍能正常運(yùn)行,這種技術(shù)不僅需要大量的資金投入,而且在設(shè)計(jì)和建造階段也會帶來大量的可靠性和安全性方面的問題。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、人工智能技術(shù)的發(fā)展,采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、模糊邏輯控制技術(shù)等智能控制技術(shù)對反應(yīng)堆控制設(shè)備進(jìn)行容錯(cuò)控制,將可以在很大程度上改善因采用硬件冗余方法所帶來的缺陷。因此

2、,研究反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的故障診斷與容錯(cuò)控制方法,對于提高核電站的安全性能、可靠性能和經(jīng)濟(jì)性能將具有十分重要的意義。
　　本文以核電站反應(yīng)堆控制系統(tǒng)作為研究對象,針對在不同的功率運(yùn)行工況下設(shè)備發(fā)生故障的情況,對反應(yīng)堆控制系統(tǒng)的容錯(cuò)控制技術(shù)和方法進(jìn)行了分析和研究。
　　首先,對反應(yīng)堆控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究。分別對穩(wěn)壓器壓力控制系統(tǒng)、穩(wěn)壓器水位控制系統(tǒng)和蒸汽發(fā)生器水位控制系統(tǒng)進(jìn)行了分析,研究了控制系統(tǒng)的功能、特點(diǎn),控制系統(tǒng)各項(xiàng)參數(shù)之間的

3、相互關(guān)系,以及各項(xiàng)參數(shù)的變化規(guī)律等,同時(shí)研究了傳感器和執(zhí)行器典型的故障模型,分析了在這兩個(gè)控制設(shè)備之間故障模型相互轉(zhuǎn)換所需要的條件。
　　其次,對幾種常用的容錯(cuò)控制設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。分析了被動容錯(cuò)控制方法和主動容錯(cuò)控制方法幾種常見的類型。對基于Riccati型方程的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法、基于控制律重組的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法和基于狀態(tài)反饋控制器的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了研究。分析了這三種容錯(cuò)設(shè)計(jì)方法容錯(cuò)控制的設(shè)計(jì)過程,并指出其不足之處。
　　在此

4、基礎(chǔ)上,研究了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)控制方法。針對標(biāo)準(zhǔn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法具有收斂速度較慢、容易陷入局部極小點(diǎn)而得不到全局最優(yōu)等缺點(diǎn),在增加動量項(xiàng)、改進(jìn)變換函數(shù)、改進(jìn)誤差信號和改變學(xué)習(xí)速率等幾個(gè)方面,對BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法進(jìn)行了改進(jìn),通過仿真實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了改進(jìn)后的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法能夠有效的提高網(wǎng)絡(luò)的收斂速度,并且更有可能獲得全局最優(yōu)。進(jìn)而確定了容錯(cuò)控制方案,并建立了動態(tài)模型庫,對于已知的故障,系統(tǒng)能夠自動識別故障模型,同時(shí)啟動控制律重構(gòu)單元對其進(jìn)

5、行控制律重構(gòu);對于未知的故障,系統(tǒng)將對其進(jìn)行模型辨識,并將新建立的模型儲存到模型庫中不斷對其完善。文中首先以穩(wěn)壓器壓力測量傳感器作為研究對象,在三種功率運(yùn)行工況下(功率處于100％的運(yùn)行工況、功率由100%下降至90%的運(yùn)行工況和功率由90%上升至100%的運(yùn)行工況),對其發(fā)生卡死故障和恒偏差故障的情況進(jìn)行研究,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,基于改進(jìn)的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的容錯(cuò)控制方法對于修正穩(wěn)壓器壓力測量傳感器的故障是有效的。其次以蒸汽發(fā)生器壓力測量

6、傳感器作為研究對象對該方法進(jìn)行驗(yàn)證,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法對于修正蒸汽發(fā)生器壓力測量傳感器的故障也同樣有效。
　　最后,研究了基于模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的容錯(cuò)控制方法。針對人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)連接權(quán)值的物理意義不明確、知識解釋困難的缺點(diǎn),采用將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)與模糊邏輯控制相結(jié)合的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的方法對控制設(shè)備進(jìn)行容錯(cuò)控制。以穩(wěn)壓器水位測量傳感器作為研究對象,在上述三種功率運(yùn)行工況下對其進(jìn)行研究,仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用該方法能夠?qū)崟r(shí)的獲取到傳感器的可信