[发明专利]一种热管堆控制系统设计用线性动态模型获取方法及系统

说明书

本发明公开了一种热管堆控制系统设计用线性动态模型获取方法及系统，基于机理法快速推导热管堆动态模型方程，根据热管堆的设计参数和节点划分建立热管堆动态模型，针对模型建立过程中由于节点划分引入了等效换热系数和积分比热容等参数，基于能量守恒定律和热管堆的初始设计参数，对关键参数进行初步计算，根据控制系统设计需求，基于实际系统的运行数据或参考系统模型的计算数据优化关键参数，使模型的动态特性接近实际系统响应，在不同稳态工作点对动态模型进行线性化，获得传递函数模型或状态空间模型，利用经典控制理论或现代控制理论设计控制系统并应用于实际系统中，具有良好的控制性能，在快速获得控制系统的同时，保证控制系统的有效性。

技术领域

本发明属于核反应堆控制技术领域，具体涉及一种热管堆控制系统设计用线性动态模型获取方法及系统。

背景技术

核反应堆是一种能以可控方式实现自持链式核裂变反应的装置，并对该装置产生的能量加以利用。传统的核反应堆控制器通常为PID控制器，只有常规的反应堆参数调节功能。PID控制器的控制律参数通常无法直接由核反应堆系统特性获得，而是根据专家经验或使用试凑法获得。

为了进一步提高核反应堆的经济性、安全性和鲁棒性，通常需要设计新型控制器。这些控制器的控制律获取，通常都依赖于核反应堆系统模型。而核反应堆系统仿真模型的建立过程复杂，且无法保证仿真结果与实际系统一致，如不进行修正，则基于系统模型建立的控制器应用于实际系统中将导致性能下降。同时，核反应堆系统模型越复杂，求解控制律的过程也越困难，甚至出现无解的情况。若再对系统模型进行降阶，首先会导致降阶后模型的特性发生变化，其次降阶后也会引入无意义的中间变量，这会导致控制系统设计过程过于复杂。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种热管堆控制系统设计用线性动态模型获取方法及系统，用于解决传统控制器设计缺乏理论性和设计困难和用于控制器设计的线性模型复杂且准确性低的技术问题。

本发明采用以下技术方案：

一种热管堆控制系统设计用线性动态模型获取方法，包括以下步骤：

S1、根据设计参数，采用机理法快速获得热管堆线性动态模型，修正热管堆线性动态模型中的关键参数；

S2、基于步骤S1得到的热管堆线性动态模型，采用机理法快速推导热管堆动态模型方程，根据热管堆的设计参数和节点划分建立热管堆动态模型；

S3、根据节点划分过程中引入的关键参数确定步骤S2建立的热管堆线性动态模型中关键参数的位置，根据关键参数的初始值获得初始热管堆线性动态模型；

S4、基于步骤S1得到的热管堆线性动态模型的关键参数，根据实际热管堆系统的运行数据或热管堆系统模型的计算数据优化热管堆线性动态模型的关键参数，对热管堆线性动态模型进行修正，获得修正的热管堆线性动态模型模型；

S5、基于步骤S3得到的初始热管堆线性动态模型或步骤S4修正的热管堆线性动态模型模型，在不同的稳态工作点进行线性化，获得不同工作点的传递函数模型或状态空间模型。

具体的，步骤S1中，根据热管堆设计参数确定热管堆动态仿真模型，基于参考数据对热管堆动态仿真模型关键参数进行修正，并利用修正的热管堆线性动态模型设计热管堆控制系统，并将热管堆控制系统应用于实际系统中。

具体的，步骤S2中，利用机理法快速推导热管堆动态模型方程，根据热管堆控制系统设计需求对热管堆的结构进行节点划分，并获得各个节点的能量守恒方程，根据热管堆的设计参数，建立热管堆的动态模型。

进一步的，各个节点的能量守恒方程如下：