[发明专利]一种快速降低铅铋快堆余热排放温度的控制装置及方法

说明书

一种快速降低铅铋快堆余热排放温度的智能温度控制装置及控制方法，该控制装置包括温度传感器、变频风机和智能温度控制器，其中，智能温度控制器为基于史密斯预估补偿及基于DTRNN的参数自整定PID控制器，该控制器可保证余热排放温度与外界空气的温度的最大温度波动差不超过阈值ΔT。智能温度控制器通过控制冷风管路入口变频风机的频率来控制管路空气流量，进而达到控制余热排放温度的目的。本发明在PID控制器中加入史密斯预估器对温度控制中存在的纯滞后环节进行补偿，利用DTRNN网络具有记忆和动态反馈的特性，加强了控制器适应系统时变动态扰动的特性，实现对铅铋快堆排放温度的高精度控制，具有较广的应用前景。

技术领域

本发明属于余热排放控制技术领域，涉及铅铋快堆的余热排放温度控制， 特别涉及一种快速降低铅铋快堆余热排放温度的控制装置及方法。

背景技术

中国自主开发的小型铅铋快堆已经基本具备工程化条件，可作为小型模块 化核电源适用于车辆运载等情况。当小型铅铋快堆作为车载移动电源时，需要 考虑余热的快速稳定排放问题，若直接将大量的余热排放到空气中会迅速提升 周围环境温度。为解决此类问题，需要设计有效的余热排放控制系统，使得铅 铋快堆的余热在不对周围环境造成影响的情况下，快速排放到周围环境中。

由于小型铅铋快堆的余热初始排出温度较高，如图1所示，可先将余热存 储到储热装置中再进行排放。由于余热初始温度及储热装置结构等的不同，储 热装置的出口温度通常会与环境温度有较大偏差且出口温度存在慢时变波动， 因此需要旁通冷风管道来辅助调节余热排放温度。传统的温度控制通常采用PID 控制方法，由于余热排放出口温度不仅与环境空气温度有关，还受到储热装置 出口温度波动等复杂的环境条件扰动，传统的PID控制自适应性较差，难以满 足系统高性能、高精度的控制要求。

目前，神经网络模型常被用于PID控制器设计中，提高了系统的自适应性。 例如，具有较强的非线性映射能力及较强学习和泛化能力的BP(Back Propagation) 神经网络常被用于PID控制器参数的优化调整。但BP神经网络存在易陷入局部 最小且收敛速度慢等问题，并且神经网络模型无法很好的解决温度控制系统中 大时滞环节对系统造成的影响。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种快速降低铅铋 快堆余热排放温度的控制装置及方法，采用基于史密斯预估补偿及基于DTRNN 参数自整定的PID控制器，该控制器结合了DTRNN的动态特性以及史密斯预 估补偿器时滞补偿的性能，以实现铅铋快堆余热的快速稳定排放，且具有较高 的控制精度。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种快速降低铅铋快堆余热排放温度的控制装置，其中所述铅铋快堆的余 热接入设置在热风管路上的储热装置中，热风管路的出口与冷风管路的出口汇 集为混合空气出口，即余热排放出口，其特征在于，控制装置包括：

温度传感器，实时采集环境空气温度以及余热排放出口温度；

变频风机，设置于冷风管路和热风管路；

智能温度控制器，与所述变频风机以及所述温度传感器连接，通过变频风 机调控冷风管路中空气流量，保证余热排放出口温度与环境空气温度的差值不 超过设定值ΔT；

其中，所述智能温度控制器包括史密斯预估补偿器和基于DTRNN进行参 数自整定的PID控制器，其中环境空气温度和余热排放出口温度的差值与设定 值ΔT作为比较器一的两路输入，比较器一的输出和史密斯预估补偿器的输出作 为比较器二的两路输入，比较器二的输出作为PID控制器的输入，PID控制器 的输出分别作为调温系统和史密斯预估补偿器的输入，调温系统通过变频风机 调控冷风管路中空气流量，进而调控冷风管路的常温空气和储热装置出口温度 波动的热空气混合后的混合气体温度，即余热排放出口温度。本发明中，所述 温度传感器至少设置在余热排放出口处以及冷风管路的常温空气入口处。