[实用新型]基于Takagi‑Sugeno模糊控制的压水堆核电站堆芯功率控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及压水堆堆芯功率控制技术领域，具体涉及一种基于Takagi-Sugeno模糊控制的压水堆核电站堆芯功率控制装置。

背景技术

压水堆堆芯是压水堆核电站的主要设备之一，其主要功能是进行核反应，产生大量的热。在压水堆核电站运行过程中，如果压水堆堆芯功率不能得到很好的控制，可能会导致严重事故。因此压水堆堆芯功率的控制尤为重要。

Takagi-Sugeno模糊控制模块由Takagi-Sugeno模糊控制器构成，Takagi-Sugeno模糊控制器属于现有技术，已有研究人员设计出了适用于压水堆核电站堆芯功率控制的Takagi-Sugeno模糊控制器，并得到了良好的控制效果，发表了相关论文。

目前，压水堆堆芯功率控制所采用的控制方案，大多仍为传统的PID控制。PID控制器是根据系统的误差，利用比例、积分及微分计算出控制量并控制执行机构运动。由于压水堆堆芯是一个非线性系统，并且多种干扰具有不确定性，同时负荷大范围变动带来了一定的不稳定性，尤其是在低负荷工况下，传统的PID控制系统难以快速、稳定地控制压水堆堆芯功率。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于Takagi-Sugeno模糊控制的压水堆核电站堆芯功率控制装置，以消除多种干扰、负荷大范围变动等对压水堆堆芯功率控制的影响。本实用新型准确高效、可以适应大范围负荷变化。本实用新型可以根据核电站运行工况的不同，调整控制参数，实现压水堆堆芯功率控制。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于Takagi-Sugeno模糊控制的压水堆核电站堆芯功率控制装置，所述控制装置包括：控制信号中枢模块、堆芯保护模块、Takagi-Sugeno模糊控制模块、控制棒棒速控制模块和停堆模块；

其中，所述控制信号中枢模块分别与所述堆芯保护模块和所述Takagi-Sugeno模糊控制模块相连，所述控制信号中枢模块通过采集压水堆功率实时运行数据并与参考值进行对比处理之后，同时传递给所述Takagi-Sugeno模糊控制模块和所述堆芯保护模块；

所述堆芯保护模块与所述停堆模块相连，用于检测堆芯温度，当堆芯温度高于设定值时，进行报警并形成保护信号传递给所述停堆模块；

所述停堆模块与所述控制棒棒速控制模块相连，根据保护信号判定是否需要下插控制棒、进行停堆，形成停堆信号后传递给所述控制棒棒速控制模块；

所述Takagi-Sugeno模糊控制模块与所述控制棒棒速控制模块相连，对接收到的压水堆功率实时运行数据与参数设定值的对比处理结果后，进行计算，形成控制命令信号后传递给所述控制棒棒速控制模块；

所述控制棒棒速控制模块根据控制命令信号，对控制棒棒速和控制棒运动方向进行调整，控制压水堆核电站堆芯功率，根据停堆信号，快速下插控制棒、执行停堆操作。

进一步地，所述控制信号中枢模块包括实时运行参数采集单元、运行参数与设定参数对比单元，

其中，所述实时运行参数采集单元与所述运行参数与设定参数对比单元相连，用于采集压水堆堆芯的实时运行数据，

所述运行参数与设定参数对比单元分别与所述堆芯保护模块和所述Takagi-Sugeno模糊控制模块相连，用于将参数设定值与从所述实时运行参数采集单元得到的实时运行数据进行对比，并得出参考轨迹。

进一步地，所述控制信号中枢模块还包括数据管理器，与所述运行参数与设定参数对比单元相连，用于数据存储、查询、分析以及知识发现。

进一步地，其特征在于，所述堆芯保护模块包括：数据处理器、温度判断器和报警装置，

所述数据处理器与所述温度判断器相连，接收到来自所述运行参数与设定参数对比单元的参考轨迹，对参考轨迹进行处理后将处理结果传递给所述温度判断器；

所述温度判断器分别与所述报警装置和所述停堆模块相连，接收到来自数据处理器的处理结果之后，判断堆芯温度是否高于设定值，并作出是否报警的运动命令和保护信号，再将报警命令传递给报警装置，将保护信号传递给停堆模块；

所述报警装置用于执行报警功能。

进一步地，所述控制棒棒速控制模块包括信号转化单元和棒速控制单元，其中，所述信号转化单元用于将控制棒的运动命令信号转化为控制控制棒的运动命令，所述棒速控制单元用于对控制棒棒速和控制棒运动方向进行调整或者用于执行停堆操作。

本实用新型相对于现有技术具有如下的优点及效果：