Синтез распределенных систем управления температурными полями в активной зоне атомных реакторов

• Автор: Морева, Светлана Леонидовна
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 184 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1 СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ
1Л Постановка задачи
1.1 Л Обоснование выбора исследования диагностики реакторной установки
1.1.2 Обзор современного состояния диагностики реакторных установок
1.1.3 Анализ реакторов атомных электростанций как систем с распределенными параметрами
1.2 Обзор методов анализа и синтеза систем управления с распределенными параметрами
1.2.1 Аналитическое конструирование оптимальных регуляторов
1.2.2 Структурный метод анализа
1.2.3 Частотный метод синтеза
1.2.4 Конечномерная аппроксимация систем с распределенными параметрами
1.2.5 Параметрический синтез регуляторов
1.3 Системы с подвижным управляющим воздействием
1.4 Выводы по главе
2 ОПИСАНИЕ ОБЪЕКТОВ УПРАВЛЕНИЯ
2.1 Описание атомных электростанций
2.2 Описание активной зоны реактора
2.3 Описание технологических каналов
2.4 Выводы по главе
3 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ОБЪЕКТА УПРАВЛЕНИЯ
3.1 Математическая модель
3.2 Дискретная математическая модель
3.3 Разработка программного обеспечения для моделирования тепловых процессов в активной зоне реактора
3.3.1 Разработка алгоритма
3.3.2 Разработка программного кода
3.4 Выводы по главе
4 СИНТЕЗ РАСПРЕДЕЛЕННОЙ СИСТЕМЫ УПРАВЛЕНИЯ
4.1 Описание системы управления
4.2 Методика синтеза распределенного регулятора для управления параметрами активной зоны реактора
4.3 Синтез распределенного регулятора для системы управления температурным полем активной зоны реактора
4.4 Моделирование работы замкнутой системы управления
4.5 Выводы по главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А Листинг программы моделирования температурных полей
активной зоны реактора
ПРИЛОЖЕНИЕ Б Листинг программы замкнутой системы управления
ПРИЛОЖЕНИЕ В Акт внедрения
ПРИЛОЖЕНИЕ Г Акт внедрения

ВВЕДЕНИЕ
В наше время распространены непрерывные технологические процессы большой мощности со сложными комплексами материальных и энергетических потоков. Практически все реальные объекты управления характеризуются определенной пространственной протяженностью и этим нельзя пренебрегать, так как это может привести к потере принципиальных свойств рассматриваемого объекта. Состояния таких объектов зависят не только от времени, как обычно в сосредоточенных системах, они тесно связаны с пространственными координатами. Модели таких объектов описываются дифференциальными уравнениями в частных производных, а также интегральными и интегро-дифференциальными уравнениями. К системам с распределенными параметрами относится широкий круг управляемых объектов. Это и традиционные технологии в самых различных областях техники, и новейшие технологии, для реализации которых необходимо разрабатывать системы управления, обеспечивающие требуемые технологические показатели. Поэтому требуется исследовать системы с распределенными параметрами, а также проводить анализ и синтез этих систем.
Тема научной работы соответствует п. 4 паспорта специальности 05.13.06 -Автоматизация и управление технологическими процессами и производствами (промышленность): «Теоретические основы и методы математического
моделирования организационно-технологических систем и комплексов, функциональных задач и объектов управления и их алгоритмизация».
Актуальность работы.
Теоретические и прикладные исследования системных связей и закономерностей функционирования систем с распределенными параметрами позволяют проектировать эффективные системы управления сложными технологическими процессами. В этом направлении широко известны работы
Э.Я. Рапопорта, А.Г. Бутковского, А.И. Егорова, Т.К. Сиразетдинова, Г.Л. Дегтярева, В.А. Коваля, Л.М. Пустыльникова, A.A. Воронова, И.М. Першина. В рассматриваемых работах исследованы общие свойства систем с

где: Еі, Еі, Ез - коэффициенты усиления;
_2 д2 д2 д
дх2 ду2 дг2 ' лапласиан^ Пі,П2,Пз - весовые коэффициенты.
При больших скоростях необходим другой подход.
Предположим, что мы хотим управлять температурным полем на заданной прямой {г*,х*,у}, т.е. функция выхода не зависит от х. Тогда объект принадлежит к классу пространственно - инвариантных. Это доказывается экспериментами. Используя частотную методику, можно синтезировать регулятор вида:
ГГ(х,*) = Е
»2-І 1 ^
где: Е], Ез, Ез - коэффициенты усиления;
Vі =■
дх ду дг
лапласиан;
Пі,П2,Пз - весовые коэффициенты.
Можно сделать вывод: применение разработанной методики частотного синтеза зависит от выбора функции входа и выхода. Необходимо применять численное моделирование для получения частотных характеристик, так как отсутствует разложение математической модели по собственным вектор-функциям.