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核反应堆功率的模糊最优控制系统研究

作　者: 赵伟宁
导　师: 栾秀春
学　校: 哈尔滨工程大学
专　业: 核能科学与工程
关键词: 核反应堆功率控制 T-S模糊模型状态反馈线性矩阵不等式最优滤波
分类号: TL362
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 32次
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内容摘要

功率控制系统是核反应堆系统的重要组成部分，是维持反应堆稳定和控制其功率在给定水平的重要手段。在运行过程中，对反应堆功率的有效控制对于反应堆系统的安全性和经济性有着重要的意义。因此，对核反应堆功率控制系统的研究是非常有价值的。反应堆功率动态过程是一个具有强非线性、多参数、强耦合、强干扰等特点的复杂时变系统。在负荷跟随条件下，当出现大的功率变动时，经典PID控制器的调节性能，诸如闭环渐进稳定性等，受到了挑战。T-S模糊模型可以实现对非线性系统的无限逼近，因此，本文基于T-S模糊模型，结合最优控制理论的已有结论，对反应堆功率控制系统进行了相关研究。本文在单组缓发中子动态模型的基础上，利用T-S模糊模型构建非线性的反应堆功率模型，结合最优控制理论、LMI（线性矩阵不等式）技术设计了基于T-S模糊模型的LQR最优控制器，实现对反应堆功率的负荷跟随控制，并利用Lyapunov稳定性原理验证了所设计的反应堆功率闭环系统是稳定的。仿真结果表明，所设计的TS-LQR控制器能够对核反应堆功率进行有效地控制。同时基于T-S模糊模型，设计了最优滤波器。把所设计的TS最优滤波器应用到反应堆功率反馈控制器中，仿真结果表明所设计的TS最优滤波器能够满足反应堆功率控制系统的要求。

全文目录

摘要  5-6
ABSTRACT  6-9
第1章绪论  9-19
  1.1 论文选题的背景  9-10
  1.2 论文选题意义  10-14
  1.3 国内外研究现状  14-16
  1.4 本文的研究方法和内容  16-19
第2章反应堆功率控制理论基础及反应堆功率建模  19-33
  2.1 反应堆功率控制理论基础  19-24
    2.1.1 状态反馈  19-20
    2.1.2 极点配置  20-21
    2.1.3 线性矩阵不等式  21-24
  2.2 反应堆功率模型  24-31
    2.2.1 点堆动态方程  24-26
    2.2.2 核反应堆近似模型  26
    2.2.3 压水反应堆的两个温度反馈模型  26-27
    2.2.4 反应性控制方式及反应性方程  27-29
    2.2.5 压水反应堆模型  29-31
  2.3 本章小结  31-33
第3章基于 T-S 模糊模型的反应堆功率控制  33-49
  3.1 反应堆功率的经典状态反馈控制  33-36
  3.2 反应堆功率 T-S 模糊控制  36-46
    3.2.1 T-S 模糊控制理论  36-38
    3.2.2 反应堆功率控制 T-S 建模  38-40
    3.2.3 基于 Riccati 方程的 LQR 最优控制  40-43
    3.2.4 基于 T-S 模糊模型的 LQR 最优控制器  43-44
    3.2.5 闭环系统仿真与分析  44-46
  3.3 控制器控制效果分析与对比  46-48
  3.4 本章小结  48-49
第4章反应堆功率的 T-S 模糊最优滤波与控制  49-67
  4.1 Kalman 滤波  49-54
    4.1.1 Kalman 滤波的基本概念  49-51
    4.1.2 Kalman 滤波方程的推导  51-54
  4.2 基于 T-S 模糊模型的最优滤波器设计与闭环仿真  54-65
    4.2.1 基于 T-S 模糊模型的最优滤波器设计  54-55
    4.2.2 闭环系统仿真与分析  55-65
  4.3 本章小结  65-67
结论  67-69
参考文献  69-73
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果  73-75
致谢  75

核反应堆功率的模糊最优控制系统研究

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