10MW高温气冷堆主要调节回路工程整定方法的仿真研究.pdf

第 卷 第 期 2 1 6 核 动 力 工 程 Voi. 2 1. No. 6 2 0 0 0 年 12 月 Nuciear Power Engineering Dec . 2 0 0 0 !#$ 高温气冷堆主要调节回路工程 整定方法的仿真研究! 晏 勇 杜继宏 冯元琨 ( 清华大学自动化系，北京，100084 ) 摘要 10MW 高温气冷堆( HTR-10 ) 动力系统自动控制的研究是HTR-10 工程重要子课题之一，核功率调 节回路与氦流量调节回路是其中两个重要的回路。由于控制对象存在参数变化大、非线性特性强等特点，给 控制器参数的工程整定带来了很大困难。本文研究了上述回路在一定性能指标约束下的参数调整方法和规 律，为控制器的工程实现和现场整定提供了指导，也为HTR-10 整体控制策略的深入研究奠定了基础。 关键词 10MW 高温气冷堆 主要调节回路 PID 控制器 工程整定方法 仿真研究 ! 引 言 棒性进行深入研究。这些工作不仅能为确立运 ( ) 行规程提供参考意见，给现场操作和参数调节 10MW 模块式高温气冷堆 简称HTR-10 是 863 计划能源领域的重点工程之一，其动力系统 提供直接的指导，还将为控制策略和方法的进 自动控制的研究及工程实现具有如下特点： 核 一步研究奠定基础。 ! 安全要求很高，必须严格保证调节系统和调节 着重考查了HTR-10 的核功率调节回路和氦 过程的可靠性； 对象动态特性复杂，高度耦 流量调节回路。对于核功率调节回路，由于其 合、动态变化和非线性强等特点非常显著；# 规律性较强，通过仿真能得出一组可靠、有效 堆型新，运行方式及计算机化的全堆协调控制 且简单实用的参数整定方法，包括调整方向和 策略等方面均缺乏可借鉴的模式；$ 工程仍在 幅度的具体规则等。对于氦流量回路，情况则 建造中，模型数据匮乏，动态性能的了解和掌 较为复杂：即在变化速率限制较宽松的情况 握十分有限。 下，控制性能能得到细致准确的研究；而在受 因此无论协调控制策略的研究，还是主要 限条件下以及限制情况变化时，定量结果的意 调节回路的工程实现，均对控制系统的设计和 义十分有限，因而总结出的参数调整的变化规 研究提出了如下要求：建立能比较准确反映 律，也可用于指导实际的操作或作为工程调节 HTR-10 特点的模型，以对系统的动态响应特性 的参考。 等进行仿真，并给出PID 控制器参数整定方法 和调整规律参考等。考虑到该堆型在国内首次 核功率调节系统的工程整定方法 建造，设计参数与实际参数可能存在较大偏 # ! 系统特点 差，为保证能在安全可靠的前提下更好地实施 核功率调节系统是一个非线性高阶系统， 调节与控制，还需对工程整定方法和规律的鲁 其结构如图 所示。其中中子方程单元采用具 1 注： 本课题为 “ ”计划重点研究项目“高温气冷堆”的子课题。 ! 863 年 月 日收到初稿， 年 月 日收