核電站主控室后備盤臺人機(jī)界面建模及其優(yōu)化方法研究.pdf

1、后備盤臺是先進(jìn)主控室的重要組成部分和重要的安全屏障，其功能是在數(shù)字化儀控系統(tǒng)失效時，維持核電站的正常運行或?qū)⒑穗娬疽龑?dǎo)到安全的狀態(tài)下。后備盤臺人機(jī)界面布局不僅直接關(guān)系到操縱員的認(rèn)讀、操控的準(zhǔn)確性和效率，而且關(guān)系到核電站運行的安全和效益?？梢姡瑢ζ洳季謨?yōu)化進(jìn)行研究具有重要的理論意義和應(yīng)用價值。
　　 本文以核電站主控室后備盤臺人機(jī)界面為研究對象，針對人機(jī)界面經(jīng)驗布局法存在的問題，主要對人機(jī)界面布局建模與基于粒子群算法(PSO)的界

2、面布局優(yōu)化設(shè)計等問題進(jìn)行了研究，其主要研究工作如下。
　　 分析了核電站主控室人機(jī)界面布局的工效學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，并依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，分別對顯示器、操縱器和盤面的布局原則進(jìn)行了歸納和總結(jié)，確定了核電站主控室后備盤臺人機(jī)界面布局的重要性、操作頻率、操作順序、相關(guān)性、相容性等，作為核電站主控室后備盤臺人機(jī)界面布局優(yōu)化設(shè)計的原則。
　　 針對后備盤臺人機(jī)界面的重要性、操作頻率、操作順序、相關(guān)性和相容性各布局原則，分別建立相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。從臺

3、面的總體布局出發(fā)，需綜合考慮各布局原則之間的相互關(guān)系，并依此構(gòu)建布局優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，將實際人機(jī)界面的布局問題抽象成為組合優(yōu)化的數(shù)學(xué)問題。
　　 依據(jù)后備盤臺布局優(yōu)化問題的特點，進(jìn)行了基于Monte Carlo方法的算法測試與布局優(yōu)化方法研究。通過構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)測試界面，采用PSO進(jìn)行布局求解，測試前文構(gòu)建的布局優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)的合理性和適用性，測試PSO布局優(yōu)化算法解決本布局問題的有效性。通過構(gòu)建概率密度函數(shù)及兩種用于求解其系數(shù)的最小二乘法

4、格式，對標(biāo)準(zhǔn)測試界面布局結(jié)果的分布規(guī)律進(jìn)行分析。最后，給出了一種基于統(tǒng)計學(xué)的對優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行分析的方法。
　　 在構(gòu)建的數(shù)學(xué)模型和目標(biāo)函數(shù)的基礎(chǔ)上，采用PSO進(jìn)行了后備盤臺人機(jī)界面的布局優(yōu)化計算。通過Monte Carlo布局優(yōu)化實驗，對PSO計算中影響迭代次數(shù)和優(yōu)化結(jié)果的慣性權(quán)重、學(xué)習(xí)因子、粒子速度、粒子數(shù)和最大迭代次數(shù)等各參數(shù)進(jìn)行了研究和測試。提出了改進(jìn)的慣性權(quán)重的先減后恒值分段連續(xù)進(jìn)化策略，以及學(xué)習(xí)因子的循環(huán)變化策略；給出了