PDF《核电站蒸汽发生器水位的模糊 GPC 控制系统研究》

第16 卷第7期2012 年7月电机与控制学报ELECTRIC MACHINES AND CONTROL Vol.

16 No.

7 July

2012 核电站蒸汽发生器水位的模糊 GPC 控制系统研究 程启明, 吴凯, 白园飞, 薛阳, 赵晋斌 ( 上海电力学院 电力与自动化工程学院,上海 200090) 摘要: 蒸汽发生器水位直接影响到整个核电站的安全及稳定运行, 但蒸汽发生器本身由于所具有 的高度复杂性、 非线性、 时变性等特性, 导致传统的串级 PID 控制等多种方法难以取得好的控制效 果.在串级控制的基础上, 采用模糊广义预测控制来对蒸汽发生器水位进行控制, 此法能充分发挥 模糊控制及预测控制的优点, 首先利用 T - S 模糊模型对系统进行辨识, 并将其转化为线性时变状 态空间模型, 然后基于线性化的模型设计出广义预测控制器, 并对蒸汽发生器水位进行自适应控 制.仿真结果表明, 与传统的串级 PID 控制相比, 模糊广义预测控制方法无论是抗干扰能力还是鲁 棒性, 都有了很大的提高. 关键词: 蒸汽发生器;

水位控制;

T - S 模糊模型;

广义预测控制;

串级 PID 控制 中图分类号: TL 362;

TK

172 文献标志码: A 文章编号: 1007- 449X( 2012) 07- 0083-

07 Research on fuzzy GPC control system for water level of steam generator at nuclear power plant CHENG Qi- ming, WU Kai, BAI Yuan- fei, XUE Yang, ZHAO Jin- bin ( College of Electric Power and Automation,Shanghai University of Electric Power,Shanghai 200090,China) Abstract: The water level control of steam generator ( SG) affects the safetys and stable of nuclear power plant directly,but because of the high complexity,nonlinear,time- varying and other characteristics of SG,the traditional cascade PID control and other control methods are difficult to obtain satisfactory con- trol effect. On the basis of the cascade control,the fuzzy generalized predictive control ( FGPC) is used to control the water level of SG in this paper. This method can take advantage of both fuzzy control and generalized predictive control ( GPC) . Firstly,the nonlinear system model was identified by T- S fuzzy model,and this model was transformed into linear,time- varying state space model;

then,the generalized predictive controller based on the linear model was designed to control the water level of SG adaptively. The simulation results show that the FGPC control method has been greatly improved in anti- interference ability and robustness compared with the traditional cascade PID control method. Key words: : steam generator;

water level control;

T- S fuzzy model;

generalized predictive control;

cas- cade PID control 收稿日期:

2011 -

08 -

08 基金项目: 国家自然科学基金( 61040013) ;

上海市科委能力建设项目( 11510500800) ;

上海市教委重点学科建设项目( J51301) 作者简介: 程启明( 1964―) , 男, 硕士, 教授, 研究方向为发电过程控制、 先进控制及应用等;

吴凯( 1989―) , 男, 硕士研究生, 研究方向为新能源发电、 电动汽车充电站并网控制等;

白园飞( 1988―) , 女, 硕士研究生, 研究方向为电力系统自动化、 微网控制等;

薛阳( 1976―) , 男, 博士后, 副教授, 研究方向为火力发电控制、 智能控制等;

赵晋斌( 1972―) , 男, 博士, 教授, 研究方向为开关电源控制策略及其拓扑结构等. 通讯作者: 程启明

0 引言蒸汽发生器( steam generator, SG) 是压水堆核动 力装置中将一回路冷却剂从反应堆堆芯带出的热量 传递给二回路的关键设备 [