使用 SIMULINK 的反应堆堆芯控制系统动态仿真

使用 SIMULINK 的反应堆堆芯控制系统动态仿真

一、利用SIMULINK对反应堆堆芯控制系统动态仿真(论文文献综述)

曾文杰,李楚豪,罗润,陈乐至,谭旭,杜尚勉[1](2021)在《基于Matlab/Simulink的ADSR堆芯动态仿真实验设计》文中研究指明涉及核反应堆的实验具有高成本、高危险的特点,实现较为困难,因此开展核反应堆仿真实验设计是非常必要的。基于微扰理论和堆芯双输入双输出策略,利用Matlab/Simulink软件的状态空间模块,建立加速器驱动次临界反应堆堆芯动态仿真系统。并以CLEAR-IB次临界堆为例,设计实验内容并仿真。结果表明,堆芯进口温度阶跃上升2℃相比阶跃引入50 pcm的反应性对堆芯的影响小;由于堆芯燃料和冷却剂的反应性反馈,输出量堆芯的功率变化量和冷却剂平均温度变化量最终均达到稳定。实验的开设使学生深入理解核反应堆理论知识,也为"核反应堆运行仿真实验"课程的开设奠定了基础。

胡晓杰[2](2021)在《一体化小型反应堆动力系统控制方法研究》文中研究表明

杨富强[3](2021)在《核动力装置联合仿真系统构建与控制器设计》文中认为为保证核动力装置安全稳定地运行,避免重大事故的发生,需要预先对其进行仿真分析。RELAP5是轻水堆冷却系统事故工况的瞬态行为最佳估算程序,涵盖了整个轻水堆系统的瞬态分析,被广泛应用于核动力装置仿真模拟。但RELAP5程序无法对复杂控制系统进行仿真分析,且人机交互界面和仿真数据存储方面不够完善。因此,本文设计了基于RELAP5和MATLAB程序的联合仿真系统,其数据交互采用SOCKET方式,利用My SQL数据库存储仿真数据,设计客户端界面提升人机交互属性,并利用设计好的联合仿真系统实现模糊控制算法,验证了联合仿真系统的实用性及可扩展性。本文首先分析了核动力装置一回路的结构,对一回路关键设备进行建模,以秦山核电站为参考对象,使用RELAP5程序对一回路模型进行搭建,并进行了稳态验证计算。然后设计了基于SOCKET的RELAP5与MATLAB程序的数据交互接口,采用UDP协议进行通信,分别在RELAP5端和MATLAB端对数据收发进行了处理。使用My SQL数据库对仿真结果进行存储,同时对部分字段添加索引增加查询速度。设计了基于Qt的仿真系统前端界面,包括用户登录、可视化修改输入、运行或终止程序、仿真结果分析等功能。为了实现远程访问数据库,设计了基于HTTP协议的WEB服务器,在浏览器中输入URL后便可远程访问仿真结果,并利用多线程技术优化WEB服务器。将RELAP5中的控制器在SIMULINK中实现,设计了SIMULINK与MATLAB中的Base Workspace实时交互方法,仿真结果验证了联合仿真系统的实用性。利用设计好的联合仿真系统基于模糊控制算法设计蒸汽发生器水位控制器,并在升负荷和降负荷工况验证控制效果,其仿真结果既体现了联合仿真系统的实用性,也体现了其可扩展性。

杨晓[4](2021)在《多模块式核反应堆负荷跟踪下的协调控制方法研究》文中认为发展先进核能科技是解决世界能源危机的重要举措之一。全球核电站的发展主线被划分为大型单个核反应堆的发展与多模块式核反应堆的发展。大型单个反应堆在实际运行中的负荷跟踪能力偏弱,而良好的负荷跟踪能力是实现机组产能与电网需求间匹配、提高燃料循环期限、保证核电站安全稳定运行的基本条件。相对于大型单个反应堆,多模块式核反应堆采用多个模块化反应堆并联共同驱动一组汽轮机的运行模式,具有发电效率高、模块化标准生产建设周期短、固有安全特性等优点,能够快速适应新增电力负荷的需求和电网调峰运行。由于多模块式核反应堆具有独特的模块化结构,系统为实现快速稳定的负荷跟踪,不但需要考虑各个反应堆模块之间负荷分配的方式,还要保证系统的运行参数达到设计指标,从而增加了各个模块之间功率匹配的难度和系统控制策略的复杂程度。除此之外,多模块式核反应堆各模块之间存在相互耦合的问题,多个反应堆模块通过公用的二次回路耦合相联,任何一个模块的负荷变化不仅影响其自身功率,还会造成其它模块的功率变化。因此,开展多模块式核反应堆带负荷运行的模块间协调控制方法的研究对系统的安全稳定运行具有重要意义。本文针对多个模块并联运行带来的热耦合问题,对多模块式核反应堆系统在负荷跟踪下的协调控制方法进行了研究,并在全范围实时仿真平台CLEAR模拟机上对控制效果进行仿真验证,主要研究内容如下:(1)针对多模块式核反应堆结构的复杂性,提出了基于网络化结构的反应堆系统模型搭建方法。考虑到单个模块具有额定功率小、结构紧凑及固有安全性等特点,本文以10MW小型铅基冷却反应堆CLEAR-I为参考设计对象。采用集总参数的方法建立了模块化反应堆的动态数学模型,包括点堆动力学模型、堆芯换热模型、换热器模型以及空冷器模型,并对反应堆的稳态特性进行了分析计算,为系统的动态特性研究提供稳态参数。(2)针对各反应堆模块间功率的匹配问题,采用了多模块式核反应堆在不平衡负载运行方式下的控制策略,以满足整个反应堆的交错换料和不同模块的维护需求。结合对多模块式核反应堆系统一回路和二回路运行特性的分析,搭建模块间的协调控制回路,实现当反应堆出现负荷改变、模块换料、维修或紧急停堆时各模块的负荷因子的有序调节。通过对故障状态及变负荷工况下的仿真实验,验证了系统良好的负荷跟踪能力,完成了面向负荷跟踪的多模块间运行控制策略的设计。(3)针对多模块式核反应堆各模块之间存在相互耦合的问题,应用多变量频域法对反应堆系统进行协调控制方案的设计。本文通过伪对角化法获得常数对角优势补偿矩阵,再采用逆奈奎斯特阵列法对补偿后的系统进行解耦控制器的设计。通过频域响应实验对全范围原型仿真模拟机上的多模块式核反应堆进行系统辨识,以获取整个反应堆系统的传递函数矩阵。最后,本文通过仿真实验对负荷变化等工况进行模拟,验证了协调控制方案的可行性。

姚源涛[5](2021)在《基于深度知识迁移的新型核系统诊断预测与容错技术研究》文中提出新型模块化核系统(Advanced Modular Nuclear Systems,AMNS)是推进核技术革新的重要研究方向,其主要采用模块化组装和分布式设计,可以与其他可再生能源进行热电联产实现电力供应,多应用于偏远地区,对能源结构优化和电力补给提升具有深远意义。然而,反应堆技术的不断革新与应用场景的复杂化需求对系统运行的可靠性和安全性带来了极大挑战。与此同时,以人工智能为核心的计算机技术的迅速发展为AMNS运行的安全性维护提供了新契机。尤其是深度学习(Deep learning,DL)技术,因其具有强大的表征非线性映射相互关系的能力,目前被广泛应用于各研究领域。本文首先针对AMNS系统的结构复杂、传感器数据规模大等问题,通过构建深度学习网络对系统中的故障诊断与预测关键技术展开研究。通过对应用环境中的小样本数据特性分析,讨论输入数据的表征形式、结构特点与超参数设置的优化方案,实现对不同AMNS运行事故工况的诊断和预测。之后,针对AMNS的应用场景复杂多变和环境因素干扰等问题,通过结合信号处理中的噪声冗余消除技术对深度网络特征提取架构进行噪声自适应优化设计,提升网络应对实际环境中抗噪性能。同时,为解决AMNS历史诊断知识共享和模型再训练成本优化等关键问题,通过迁移学习(Transfer Learning,TL)技术充分融合历史诊断与预测知识信息,建立基于核知识迁移的诊断预测与容错框架。该体系能够利用已训练的深度神经网络有效地实现训练迁移及应用,同时结合输出反馈容错控制策略,实现针对事故工况的诊断预测与容错技术耦合一体化设计。通过实例仿真研究结果表明:经过优化后的深度网络对噪声环境下的事故工况能够实现较好的诊断与预测精度,相较于传统方法具有一定优势;迁移学习后的网络对新的平台案例具有适用性,达到了良好的迁移效果;仿真结果验证了设计的容错框架的有效性。此外,本论文还从完备的科学角度出发,阐述了AMNS事故工况从初始发生到进一步发展到被初步掌握消除的整体过程;通过结合深度学习技术设计诊断预测与容错一体化框架全面地挖掘系统运行的状态信息,以此深入理解AMNS中相应的故障模式与其所具有的特征机理。同时,从论文方法论层面进行探讨,本研究成果可为深度网络优化及迁移技术设计提供一定参考。

蒋宽宽[6](2020)在《核动力装置一回路联合仿真系统设计》文中提出利用计算机程序精确地仿真和模拟核动力装置的运行状态,不但可以及时有效地规避运行风险,保证系统的安全,也为先进控制策略的实施提供了测试平台。RELAP5作为专用的核动力装置仿真软件,可针对核动力装置运行的各种典型状态进行高精度的仿真模拟,因而在核动力工程设计中得到广泛应用。由于该软件的设计成型于上世纪八十年代,并主要针对核动力装置中热工水力的研究,对于控制器的设计和调试的支持较弱,无法满足较为复杂的先进控制系统的仿真和测试需要。针对这个问题,本文利用标准数据接口技术,通过扩展RELAP5的输入输出功能,构建了基于RELAP5和MATLAB平台的核动力装置联合仿真系统。该系统在前端通过MATLAB构建的图形化界面支持复杂控制系统的构建,在后端利用RELAP5模拟被控过程。通过结合两个软件的优点较好地满足了针对核动力装置的先进控制器的仿真、测试需要。本文首先研究了核动力反应堆、自然循环式蒸汽发生器及稳压器的结构特点并建立对应的数学模型,参考秦山一期工程的模型参数,在RELAP5仿真软件中分别搭建了反应堆堆芯、蒸汽发生器、稳压器等模型后,将其联立构成一回路仿真系统,并对该仿真系统进行测试,验证了所建系统的合理性。然后通过解析RELAP5技术文档,在掌握RELAP5软件的构架及设计特点的基础上,设计了新的RELAP5子函数,利用SIMULINK中的接口函数实现了RELAP5与MATLAB/SIMULINK的数据交互。为实现仿真数据的实时存储,利用C++的混合编程技术实现了RELAP5在MySQL数据库中的数据存储功能。利用MATLAB的GUI函数建立联合仿真系统的前端界面,实现输入文件的读入、仿真程序的运行、数据显示及生成仿真曲线等控制功能,并完成了联合仿真系统的构建。将联合仿真系统用于一回路仿真系统的控制器测试,其仿真结果表明联合仿真系统在仿真速度与精度上与RELAP5几乎相同,而在易用性和可扩展性等方面较RELAP5有明显的优势。

周扬[7](2020)在《200MW高温气冷堆核电堆机协调控制的研究》文中研究表明200MW高温气冷堆核电站是一种具有第四代核能系统特征的新型核电站,其技术方案是两座模块式高温气冷堆带一台汽轮发电机组,较以往核电站的“一堆一机”的配置有很大不同。在对高温气冷堆核电站运行控制设计时,除了像前三代核电站的控制系统需要考虑控制对象非线性、大惯性、强耦合、参数时变等特点外,还需考虑两座核蒸汽供应系统与一台汽轮发电机组之间的协调控制问题。因此使得本工程的堆机协调控制将变得非常复杂,研究适用于高温气冷堆核电站的堆机协调控制方案,已经成为一项刻不容缓的工作。论文的主要研究内容包括:(1)建立了高温气冷堆核电站的数学模型,并通过仿真验证了模型的正确性,可以用于“两堆一机”的协调控制方法的研究。(2)对两堆一机核电站运行特点和要求进行了深入分析,提出了堆机跟随控制策略,重点叙述了模块指令的分配方式和模块投入条件,设计了母管压力控制系统。(3)针对几种典型扰动对母管压力的影响进行了仿真研究,然后仿真研究了通过控制汽轮机调节汽阀的开度来控制母管压力的效果。

孟涛[8](2020)在《700kWe气冷空间反应堆特性分析及系统瞬态特性研究》文中进行了进一步梳理核能作为当前及未来中短期内能为各类航天器提供持久、大功率能源供给的唯一能源形式,在航天领域具有极其重要的意义。然而,其空间应用涉及领域众多,技术难度大,事故危害大,因此,除美苏冷战期间外,一直未有大规模的发展。近年来,航天技术、核技术、计算机技术等技术的快速发展及航天任务对大功率空间能源需求的增加,为大功率空间核动力技术的发展带来了新的机遇。本文以大功率空间能源需求为背景,开展了700kWe空间核动力系统特性研究及安全分析研究,并以系统设计方案为基础,基于物理、热工数值仿真软件等,开展了1/12反应堆三维仿真及系统瞬态特性研究。本文首先根据历史经验总结及对关键技术的分析确定了700kWe空间核动力系统的设计目标、约束条件以及方案选型,并在此基础上根据热力学关系建立了系统热平衡计算模型,明确了关键参数对系统循环效率、设备换热量、系统总质量等参数的影响,最后以寿命超过10年、循环效率尽可能高、系统总质量较小、综合性能较优等条件确定了700kWe空间核动力系统最高最低温度分别为1500K和390K。基于系统热平衡参数,本文初步建立了空间反应堆物理模型,运用蒙特卡罗物理计算软件研究了几何参数、富集度、材料温度、控制棒排布方式、不同位置控制棒插入方式等因素对反应堆物理特性的影响,初步获得了700kWe空间气冷快堆的基本物理特征,并发现控制棒排布方式对堆芯中子分布的影响较大,堆芯最外侧控制棒因具有加剧径向功率分布不均匀性的特征而不宜单独用于反应堆控制,中间控制棒则因具有更大的积分价值及功率展平能力而可用于各种用途。通过对比分析,本文提出了三种反应堆初步运行控制策略。最后,严格按照设计目标及约束条件,围绕高安全性要求进行了堆芯物理及控制策略优化,最终方案可确保在堆芯被水淹没等事故条件下的堆芯次临界安全要求。此后,本文建立了700kWe气冷空间反应堆三维堆芯结构简化模型,并以计算得到的三维功率分布为边界条件之一,考虑堆芯结构对称性,开展了1/12堆芯流动换热仿真计算,分别研究了支路冷却、辐射散热、堆内构件、流量分配板、绕丝结构对堆芯流动换热特性的影响,并通过对比分析明确了堆芯流动换热特性优化改进的方向。最后,以改进的反应堆方案为基础,进行了数值仿真研究。研究发现,通过对堆芯结构进行优化,可将堆芯最高温度降低约200K、堆芯压降降低约100kPa,在此基础上对堆芯功率分布进行优化,可进一步降低堆芯最高温度约70K。基于700kWe空间核动力系统方案和堆芯方案,本文使用Java语言编制了系统一维分析程序,开展了气冷空间核动力系统安全特性分析,对启动工况、失流事故、热阱丧失事故、反应性引入事故等典型工况进行了瞬态计算,获得了典型工况下反应堆功率、反应性、系统温度、压强、气轮机转速、部件换热量等关键参数的瞬态响应特性。相关研究发现,气冷直接循环空间核动力系统具有快速变化的瞬时特性,变化时间通常在分钟量级,因此为确保安全,需设置安全系统或制定应急处置策略。该研究对掌握700kWe气冷空间核动力系统的安全特性及制定系统启动控制、调功率控制、事故应急响应策略等均具有十分重要的指导意义。

张洁[9](2019)在《固态熔盐堆负荷跟踪模式运行控制研究》文中提出固态熔盐堆,又称为氟盐冷却高温堆(Fluoride Salt-Cooled High Temperature Reactor,FHR),区别于燃料盐在整个一回路流动的液态熔盐堆设计,其采用包覆颗粒制备的球型燃料元件,熔盐仅作为冷却剂带走热量。由于熔盐的高热容以及燃料包覆颗粒对放射性物质的包容,固态熔盐堆具有很高的经济性和安全性。但是,该堆型尚处在物理研究和方案设计阶段,没有建成的实堆,尚无历史运行经验。因此,制定可行的运行方式与控制逻辑,对于发展该型反应堆走向工程化和实用化具有重要意义。本文将结合其堆型特性和运行特点,开展物理研究,提出理论可行的运行和控制方案。在对反应堆功率进行实时控制的研究过程中,产生了多种反应堆功率控制模式。其中,核电厂普遍采用基本负荷运行模式或负荷跟踪运行模式。基本负荷运行模式由于其相对简单的控制逻辑,而被早期的反应堆所采纳。负荷跟踪运行模式可以根据负荷的改变而相应调整反应堆的功率,由于其功率控制的灵活性,而被越来越多的反应堆所采用。采用负荷跟踪运行模式将有利于延长燃料寿期、进一步提高机组运行的经济性;同时,也达到了协调机组产能与电网需求的目的。在反应堆负荷跟踪运行过程中,典型的负荷变化瞬态逐步成为衡量功率控制系统是否满足设计要求的必要条件。比如,“12-3-6-3”方案,5%FP/min速率线性升降功率,以及阶跃10%FP负荷变化等。只有满足这些工况,而不引起反应堆停堆或蒸汽排放,才能满足相应的设计要求。作为固态熔盐堆,其应用目标与传统压水堆无巨大差别,因此,典型的负荷变化瞬态采用与传统压水堆相同的方案。对于固态熔盐堆的研究,本文主要集中于以下四点:(1)以RELAP5作为系统分析程序,对固态熔盐堆进行系统建模。分析了“12-3-6-3”方案、5%FP/min速率线性升降功率、阶跃10%FP负荷变化等典型事件下,反应堆的运行状态。并进一步分析温度、功率测量误差以及控制棒价值变化等情况下,控制系统对反应堆运行状态的影响。(2)开发了RELAP5的数据交互功能。为了进一步研究熔盐堆的控制系统,使得其可以与MATLAB、EPICS、Windows系统等传输数据,对RELAP5进行了功能扩展。扩展后的RELAP5具备了向外部其它程序输出数据的功能,同时可以读取所需信息,为后面的研究提供工具上的支持。(3)初步建立了人机交互界面。利用MATLAB的GUI模块构建系统控制界面。从而以形象直观的方式,将热工水力、控制与保护系统呈现给用户。并使得该交互界面初步具备了仿真机的功能。研究堆芯功率分布变化下的瞬态问题。由于控制棒运动,导致堆芯功率分布发生变化。利用修改后的RELAP5与MATLAB的数据交互功能,由MATLAB提供控制棒处于不同位置时的功率分布信息,利用RELAP5模拟了几个运行瞬态。从而研究堆芯功率分布是否变化对反应堆模拟产生影响。通过MATLAB的Simulink与Fuzzy工具箱,搭建了控制棒的模糊PID控制功能,利用修改后的RELAP5与MATLAB的数据交互功能,进行固态熔盐堆系统中复杂控制逻辑的瞬态模拟,并对负荷跟踪的典型案例进行分析。(4)为了进一步研究控制棒的运动特性,增加对控制系统的了解,对其进行了半实物仿真研究,并采用两种方案:基于EPICS系统的方案和基于Windows系统的OPC方案。其中,EPICS方案更加易于与大型仪器对接,基于Windows系统的OPC方案更加易于小型实验。通过与MATLAB交互数据,这2种方案都达成了RELAP5对真实的控制棒实物进行控制的目的。

杨帆[10](2018)在《基于新型控制棒驱动机构的反应堆功率控制》文中研究说明核电站安全可靠运行是发展核电的重要保证。要保障堆芯安全运行,反应堆功率控制系统起到至关重要的作用。因此,研究更加安全稳定的压水堆功率控制系统是核电技术研究的热点。控制棒驱动机构是核反应堆中的重要机械设备,是反应堆和系统保护的组成部分,承担了控制反应堆的启动、功率调节、停堆等工作。本文研究了基于新型伺服活塞式水力驱动机构的核反应堆功率控制问题。为了建立反应堆功率控制模型,对伺服活塞控制棒水力驱动机构进行数学建模。首先,对步进电机建立了角速度模型,其次对控制棒反应性进行数学建模。引入点堆模型动态方程,并将两个数学模型结合转化为参数变化的状态空间模型,并对该模型的稳定性,可观性和可控性进行分析。为了反应堆的运行安全,反应堆功率控制系统必须是一个镇定的系统,利用MATLAB软件中的LMI工具箱,求解线性矩阵不等式的可行解,为系统设计了两种基于保性能状态反馈控制器和一种保性能状态反馈跟踪控制器并进行仿真分析动态特性。通过仿真的结果来讨论控制系统的稳定性以及不同权重矩阵的取值对控制器控制效果的影响。为了保证反应堆的固有安全性,即在面对扰动时能快速恢复平衡,设计了基于H2,H∞和H2/H∞三种不同性能指标的鲁棒控制器。其中基于H2和H∞性能指标设计了状态反馈全局控制器和分段控制器,基于H∞性能指标设计了输出反馈的控制器并进行仿真,分析了系统面对扰动时的动态性能。最后为了实现反应堆功率控制系统负荷跟踪的目的,设计了基于H2,H∞和H2/H∞性能指标的状态反馈跟踪控制器。并在四种工况下以及不同扰动下进行仿真,分析了系统不同情况下的动态性能。仿真结果表明,本文所设计的控制器都可以保证闭环系统的稳定性。

二、利用SIMULINK对反应堆堆芯控制系统动态仿真(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、利用SIMULINK对反应堆堆芯控制系统动态仿真(论文提纲范文)

(1)基于Matlab/Simulink的ADSR堆芯动态仿真实验设计(论文提纲范文)

0 引 言
1 实验内容及要求
    1.1 实验内容
    1.2 实验要求
2 实验方案设计
    2.1 CLEAR-IB次临界堆堆芯
    2.2 堆芯非线性数学模型
        (1) 点堆动力学模型。
        (2) 堆芯冷却剂热传输模型。
        (3) 反应性反馈模型。
    2.3 堆芯模型线性化
    2.4 基于双输入的堆芯状态方程模型
    2.5 基于Matlab/Simulink的堆芯仿真实验设计
3 实验仿真及分析
    3.1 系统搭建与使用
    3.2 堆芯动态仿真分析
4 结 语

(3)核动力装置联合仿真系统构建与控制器设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外发展现状
        1.2.1 RELAP5 的应用与功能扩展
        1.2.2 智能控制理论在核动力装置的应用
        1.2.3 联合仿真系统设计与实现
    1.3 本文主要工作
2 基于RELAP5 的核反应堆一回路建模
    2.1 RELAP5 程序结构分析
        2.1.1 RELAP5 输入卡格式
        2.1.2 RELAP5 程序整体结构
    2.2 核反应堆一回路系统模型
        2.2.1 核动力装置系统结构
        2.2.2 反应堆原理与动态方程
        2.2.3 蒸汽发生器原理与动态方程
        2.2.4 稳压器工作原理
    2.3 基于RELAP5 的一回路建模
    2.4 本章小结
3 联合仿真系统数据交互与存储
    3.1 联合仿真系统整体结构
    3.2 RELAP5与MATLAB程序的数据交互
        3.2.1 SOCKET通信原理与协议选择
        3.2.2 RELAP5 程序端实现SOCKET通讯
        3.2.3 MATLAB端实现SOCKET通讯
    3.3 基于My SQL的数据存储
        3.3.1 My SQL数据库特点
        3.3.2 My SQL数据库实现数据存储
        3.3.3 My SQL数据库索引优化
    3.4 本章小结
4 联合仿真系统客户端设计
    4.1 基于Qt的仿真系统前端设计
        4.1.1 Qt程序使用优势
        4.1.2 前端界面总体结构
        4.1.3 登录界面实现
        4.1.4 输入模块实现
        4.1.5 运行程序与仿真结果查看
    4.2 基于HTTP协议的WEB服务器
        4.2.1 HTTP协议分析
        4.2.2 WEB服务器实现
        4.2.3 多线程优化WEB服务器
    4.3 本章小结
5 联合仿真系统控制器设计与验证
    5.1 RELAP5 原始控制器结构
    5.2 SIMULINK中 RELAP5 原始控制器的实现
        5.2.1 SIMULINK与 Base Workspace实时交互
        5.2.2 联合仿真系统中实现控制器
        5.2.3 升降负荷过程模拟
    5.3 基于模糊控制理论的水位控制器设计
        5.3.1 模糊控制理论基础
        5.3.2 水位控制器设计
    5.4 水位控制器仿真结果分析
    5.5 本章小结
结论
参考文献
致谢

(4)多模块式核反应堆负荷跟踪下的协调控制方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 引言
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 多模块式核反应堆发展现状
        1.2.2 多模块式核反应堆运行控制研究现状
    1.3 研究的目的与意义
    1.4 论文研究内容与结构
第2章 多模块式核反应堆的系统结构与仿真平台
    2.1 多模块式核反应堆基本介绍
    2.2 CLEAR-I铅基反应堆
        2.2.1 CLEAR-I铅基反应堆系统特点
        2.2.2 反应堆本体
        2.2.3 反应堆冷却剂系统
    2.3 全范围实时仿真平台CLEAR模拟机
    2.4 本章小结
第3章 多模块式核反应堆的数学模型
    3.1 网络化结构模型
    3.2 堆芯中子动力学模型
    3.3 堆芯及上下腔室的流动换热模型
        3.3.1 堆芯和各腔室的质量、能量守恒方程
        3.3.2 燃料、冷却剂的物性参数及相关换热系数的确定
    3.4 回路自然循环模型
        3.4.1 一回路热工水力方程
        3.4.2 堆芯单通道压降模型
        3.4.3 一回珞管道和换热器的压降模型
    3.5 换热器的多节块模型
        3.5.1 节块换热方程
        3.5.2 方程中的参数
    3.6 换热器一次侧出口下降管段模型
    3.7 空冷器模型
    3.8 本章小结
第4章 面向负荷跟踪多模块运行控制策略
    4.1 多模块式核反应堆的运行方式
        4.1.1 多模块式核反应堆的运行特点
        4.1.2 多模块式核反应堆的负荷跟踪特点
    4.2 多模块式核反应堆的运行控制方案
        4.2.1 多模块式核反应堆负荷跟踪控制策略
        4.2.2 负荷因子分配策略
    4.3 多模块式核反应堆协调控制方案的分析验证
        4.3.1 反应堆停堆工况
        4.3.2 反应堆变负荷工况
    4.4 本章小结
第5章 基于多变量频域的协调控制方法
    5.1 多变量控制系统频域设计
        5.1.1 多变量控制系统的结构分析
        5.1.2 多变量控制系统的性能要求
    5.2 多模块式核反应堆系统的频域辨识
    5.3 基于逆奈奎斯特阵列法的多变量系统频域设计
        5.3.1 多变量系统结构设计
        5.3.2 系统的对角优势及其实现
        5.3.3 对角优势的判别
        5.3.4 反馈系统的回路增益矩降的设计
        5.3.5 闭环控制系统的频域设计
    5.4 仿真验证
        5.4.1 反应堆降负荷工况
        5.4.2 反应堆升负荷工况
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
        6.1.1 全文总结
        6.1.2 论文创新点
    6.2 展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其它研究成果

(5)基于深度知识迁移的新型核系统诊断预测与容错技术研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究现状及问题分析
        1.2.1 故障诊断技术
        1.2.2 故障预测技术
        1.2.3 故障容错技术
    1.3 主要研究内容与结构安排
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 论文结构安排
    1.4 本章小结
第2章 小批量处理模式卷积网络新型核系统故障诊断
    2.1 引言
    2.2 卷积神经网络
        2.2.1 卷积层
        2.2.2 池化层
        2.2.3 全连接层
    2.3 案例研究平台
    2.4 诊断数据预处理
        2.4.1 数据归一化
        2.4.2 数据增强
        2.4.3 状态信息成像技术
    2.5 模型优化
        2.5.1 网络结构层优化
        2.5.2 池化层零补
        2.5.3 批标准化(Batch Normalization)
        2.5.4 Adam优化器
        2.5.5 小批量处理优化
    2.6 数据集与诊断框架
        2.6.1 数据集构成
        2.6.2 诊断框架与硬件结构组成
    2.7 实验结果与分析
        2.7.1 卷积网络结构优化结果
        2.7.2 诊断性能分析
        2.7.3 卷积层可视化结果分析
    2.8 本章小结
第3章 门控循环单元网络系统运行关键参数趋势预测
    3.1 引言
    3.2 门控循环单元神经网络
        3.2.1 输入输出结构
        3.2.2 隐含层结构
    3.3 基于门控循环单元预测框架与策略
        3.3.1 预测框架
        3.3.2 预测策略
    3.4 预测模型数据集预处理
        3.4.1 数据集获取
        3.4.2 互相关分析
    3.5 预测模型优化
    3.6 预测结果评价指标
    3.7 实验结果与分析
        3.7.1 特征筛选结果与分析
        3.7.2 模型预测结果与分析
    3.8 本章小结
第4章 自适应残差网络诊断与预测模型抗噪性能优化
    4.1 引言
    4.2 自适应残差卷积网络
        4.2.1 残差卷积网络
        4.2.2 自适应残差处理模块
    4.3 诊断预测模型优化
        4.3.1 网络结构优化
        4.3.2 相关性选取优化
        4.3.3 超参数优化
        4.3.4 评价指标优化
    4.4 优化实验结果与分析
        4.4.1 诊断模型优化结果与分析
        4.4.2 预测模型优化结果与分析
    4.5 本章小结
第5章 基于核知识深度迁移的诊断预测与容错耦合验证
    5.1 引言
    5.2 迁移学习简介
        5.2.1 研究发展
        5.2.2 数学描述
    5.3 迁移研究目标
    5.4 基于ARCNN网络的诊断预测模型迁移
        5.4.1 迁移可行性
        5.4.2 ARCNN诊断预测模型迁移思路与过程
        5.4.3 目标域数据集构建
    5.5 基于状态空间容错模型构建
        5.5.1 对象建模过程描述
        5.5.2 状态空间形式
    5.6 基于TARCNN的容错控制策略
        5.6.1 反应堆运行模式与功率控制
        5.6.2 容错策略
    5.7 验证结果与分析
        5.7.1 诊断模型迁移结果分析
        5.7.2 预测模型迁移结果分析
        5.7.3 容错模型验证分析
        5.7.4 容错策略设计验证与分析
    5.8 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 研究总结
    6.2 未来工作展望
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果

(6)核动力装置一回路联合仿真系统设计(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 研究背景及目的
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 核动力装置热工水力分析软件及仿真模型
        1.2.2 基于RELAP5的二次开发
        1.2.3 联合仿真方法研究
    1.3 本文主要工作
2 核动力装置一回路系统数学模型
    2.1 反应堆仿真数学模型
        2.1.1 反应堆主要特点
        2.1.2 反应堆动态方程
    2.2 蒸汽发生器仿真数学模型
        2.2.1 蒸汽发生器的基本原理
        2.2.2 自然循环蒸汽发生器数学模型
    2.3 稳压器仿真数学模型
    2.4 本章小结
3 基于RELAP5的一回路仿真模型
    3.1 一回路系统仿真建模
    3.2 反应堆堆芯模型搭建
    3.3 蒸汽发生器模型搭建
    3.4 稳压器模型搭建
    3.5 模型验证
    3.6 本章小结
4 RELAP5与MATLAB的联合仿真系统设计
    4.1 联合仿真系统的结构设计
    4.2 RELAP5程序扩展
    4.3 Intel Visual Fortran调用MySQL数据库实现
        4.3.1 Intel Visual Fortran的优势
        4.3.2 MySQL的优势
        4.3.3 Intel Visual Fortran调用MySQL
    4.4 MATLAB端功能实现
    4.5 前端页面的功能实现
        4.5.1 MATLAB GUI介绍
        4.5.2 前端主要功能设计
    4.6 本章小结
5 联合仿真系统的验证
    5.1 典型控制器仿真验证
        5.1.1 核电站的典型控制方法
        5.1.2 RELAP5典型控制器
    5.2 仿真控制系统设计
    5.3 控制系统仿真结果分析
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢

(7)200MW高温气冷堆核电堆机协调控制的研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 核电机组的特点
        1.2.1 设计制造特点
        1.2.2 核电机组的控制
    1.3 HTR以及核电堆机协调控制的研究现状
        1.3.1 HTR核电机组的建模
        1.3.2 核电机组的堆机协调控制
    1.4 本文的主要研究内容和构成
        1.4.1 主要研究内容
        1.4.2 论文的构成
第二章 高温气冷反应堆核电站的数学建模
    2.1 反应堆
        2.1.1 中子反应动力学
        2.1.2 堆芯
        2.1.3 反射层
        2.1.4 下腔室
        2.1.5 下集总管
        2.1.6 上升管
        2.1.7 上集总管
        2.1.8 降液管
        2.1.9 出口集总管
    2.2 蒸汽发生器
    2.3 一次侧和金属管方程
    2.4 蒸汽母管
        2.4.1 蒸汽母管的物理模型
        2.4.2 蒸汽母管的数学模型
    2.5 汽轮机
        2.5.1 调节汽阀
        2.5.2 级
        2.5.3 蒸汽的热力特性参数计算
    2.6 HTR-PM核电站各子系统的MATLAB/SIMULINK仿真模型
        2.6.1 反应堆的Matlab/Simulink模型和仿真结果
        2.6.1.1 反应堆的Matlab/Simulink模型
        2.6.1.2 单独反应堆本身的仿真结果
        2.6.2 螺旋管直流蒸汽发生器的Matlab/Simulink仿真模型和仿真结果
        2.6.2.1 螺旋管直流蒸汽发生器的Matlab/Simulink仿真模型
        2.6.2.2 单独螺旋管直流蒸汽发生器的仿真结果
第三章 HTR-PM两堆一机核电站的协调控制策略
    3.1 一堆一机协调控制简介
    3.2 两堆一机核电站运行的特点和要求
        3.2.1 两堆一机核电站运行的特点
        3.2.2 两堆一机核电站的控制要求
    3.3 两堆一机控制器的控制逻辑
        3.3.1 反应堆的功率控制
        3.3.2 温度控制
        3.3.3 功率控制
        3.3.4 多模块反应堆功率和温度的调节
        3.3.5 汽轮机控制系统
        3.3.6 控制器的设计
        3.3.6.1 控制系统的一般结构
        3.3.6.2 指令分配
        3.3.6.3 模块投入的条件
    3.4 母管压力控制
        3.4.1 蒸汽压力控制过程
        3.4.2 母管压力控制系统设计
第四章 两堆一机母管压力控制的仿真与结果分析
    4.1 一模块的给水量阶跃扰动时的仿真结果
    4.2 汽机调节阀阶跃扰动时的仿真结果
    4.3 压力控制的仿真结果
第五章 堆机协调控制系统的实现
    5.1 汽轮机启停阶段的压力控制
    5.2 单堆紧急停堆的情况
    5.3 总体方案
第六章 总结和展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
符号与标记
致谢
攻读硕士学位期间已发表或录用的论文

(8)700kWe气冷空间反应堆特性分析及系统瞬态特性研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 空间反应堆研究进展
        1.2.1 国内外空间反应堆研究进展
        1.2.2 反应堆数值研究进展
        1.2.3 空间核动力系统安全分析研究进展
        1.2.4 当前研究存在的主要问题
    1.3 本文主要工作
第2章 空间核动力系统方案研究
    2.1 设计目标与约束条件
        2.1.1 设计目标
        2.1.2 约束条件
    2.2 计算分析方法
        2.2.1 堆芯物理分析数学模型
        2.2.2 热工分析数学模型
    2.3 空间核动力系统设计方案
        2.3.1 系统方案选择
        2.3.2 系统热平衡分析理论模型
        2.3.3 系统热平衡方案选择
    2.4 空间反应堆设计方案
    2.5 本章小结
第3章 反应堆堆芯物理特性研究
    3.1 空间堆堆芯物理模型建立
        3.1.1 材料选择
        3.1.2 物理模型建立
    3.2 堆芯参数影响研究
        3.2.1 燃料棒间距的影响
        3.2.2 材料温度的影响
        3.2.3 燃料富集度的影响
        3.2.4 径向反射层厚度的影响
        3.2.5 控制棒排布方式的影响
        3.2.6 堆芯淹没事故工况的影响
    3.3 反应堆运行控制初步分析
        3.3.1 四种控制棒排布方案对中子分布影响的对比研究
        3.3.2 控制棒插入方案对堆芯物理特性的影响研究
        3.3.3 反应堆运行控制策略初步分析
    3.4 反应堆物理设计改进与优化
    3.5 本章小结
第4章 反应堆堆芯流动换热特性研究
    4.1 堆芯数值计算模型及边界条件
        4.1.1 网格划分
        4.1.2 边界条件
        4.1.3 物性参数
    4.2 湍流模型验证
    4.3 网格无关性验证
    4.4 堆芯流动换热特性研究
        4.4.1 基准堆芯模型流动换热特性研究
        4.4.2 支路冷却对堆芯流动换热特性的影响研究
        4.4.3 辐射换热对堆芯流动换热特性的影响研究
        4.4.4 堆内构件对堆芯流动换热特性的影响研究
        4.4.5 流量分配板对堆芯流动换热特性的影响研究
        4.4.6 控制棒通道对堆芯流动换热特性的影响研究
        4.4.7 绕丝结构对堆芯流动换热特性的影响研究
        4.4.8 堆芯结构的影响研究
    4.5 堆芯流动换热特性改进与优化
        4.5.1 上支撑板处结构优化
        4.5.2 功率分布优化后堆芯流动换热特性分析
    4.6 本章小结
第5章 空间核动力系统瞬态特性研究
    5.1 空间核动力系统瞬态特性研究
        5.1.1 一维程序理论模型
        5.1.2 辅助求解模型
        5.1.3 典型工况分析
    5.2 本章小结
结论
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢

(9)固态熔盐堆负荷跟踪模式运行控制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 国内外核能发展趋势
        1.1.1 世界能源战略
        1.1.2 发展熔盐堆的意义及其现状
    1.2 反应堆功率控制
        1.2.1 功率控制策略
        1.2.2 固态熔盐堆功率控制研究现状
    1.3 本文的主要研究目标和内容
第2章 基于1 GW PB-FHR的仿真模拟系统开发
    2.1 RELAP5简介
    2.2 RELAP5数据交互功能的开发
        2.2.1 程序改造目标
        2.2.2 程序改造方法
    2.3 MATLAB与RELAP5的数据交互方法
        2.3.1 TCP/IP数据传输方案
        2.3.2 MATLAB GUI的数据交互方法
        2.3.3 MATLAB/Simulink的数据交互方法
    2.4 EPICS与RELAP5的数据交互方法
        2.4.1 EPICS简介
        2.4.2 EPICS的数据交互方法
    2.5 PLC与RELAP5的数据交互方法
        2.5.1 OPC简介
        2.5.2 系统软硬件配置
第3章 1 GWt PB-FHR的设计方案
    3.1 总体概述
    3.2 中子物理模型
第4章 1 GWt PB-FHR的运行和功率控制研究
    4.1 热工水力模型及功率控制模型的建立
        4.1.1 热工水力模型的建立
        4.1.2 功率控制模型的建立
    4.2 稳态运行方案
        4.2.1 无控制棒作用下的反应性引入
        4.2.2 冷却剂平均温度恒定方案下的反应性引入
    4.3 负荷跟踪模式
        4.3.1 控制目标参数设定
        4.3.2 典型负荷跟踪运行工况
        4.3.3 10% FP阶跃升降负荷(高功率水平)
        4.3.4 10% FP阶跃升降负荷(低功率水平)
        4.3.5 5% FP/min线性升降负荷
        4.3.6“1236-3”日负荷跟踪
    4.4 测量误差对控制运行的影响研究
        4.4.1 温度测量误差效应
        4.4.2 功率测量误差效应
        4.4.3 控制棒价值发生变化时对控制运行的影响研究
    4.5 小结
第5章 1 GWt PB-FHR的模糊PID控制与半实物仿真
    5.1 数据交互功能的验证
        5.1.1 堆芯的目标功率阶跃降低50%
        5.1.2 堆芯内瞬间引入50 pcm反应性
        5.1.3 堆芯在1 min内均匀引入50 pcm反应性
        5.1.4 熔盐换热器的二回路侧的熔盐温度瞬间降低2℃
    5.2 由控制棒运动导致堆芯功率分布变化下的堆芯行为
        5.2.1 计算模型与方法
        5.2.2 瞬间引入50 pcm反应性
        5.2.3 100s内均匀引入100 pcm反应性
        5.2.4 小结
    5.3 模糊PID控制
        5.3.1 模糊PID的研究背景及工作原理
        5.3.2“1236-3”日负荷跟踪
        5.3.3 5% FP/min线性升降负荷
        5.3.4 10% FP阶跃降低负荷
    5.4 控制棒的半实物仿真
        5.4.1 半实物仿真原理
        5.4.2 基于EPICS系统的半实物仿真
        5.4.3 基于Windows系统OPC方案的半实物仿真
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究成果与创新点
    6.3 展望
参考文献
附录:C/C++的TCP/IP原函数
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(10)基于新型控制棒驱动机构的反应堆功率控制(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 本文研究背景及意义
    1.2 反应堆功率控制技术研究现状
        1.2.1 基于传统控制技术的研究现状
        1.2.2 基于现代控制技术的研究现状
        1.2.3 基于智能控制技术的研究现状
    1.3 控制棒驱动机构研究现状
    1.4 本文的研究方法和内容
第2章 核反应堆功率控制系统的数学模型
    2.1 伺服活塞式水力驱动机构数学模型
        2.1.1 步进电机角速度模型
        2.1.2 电机驱动器数学模型
        2.1.3 控制棒反应性模型
    2.2 反应堆点堆模型
        2.2.1 热工水力学模型
        2.2.2 反应性来源
        2.2.3 点堆方程状态空间模型的建立
        2.2.4 核反应堆功率控制系统模型的分析
    2.3 本章小结
第3章 保性能状态反馈控制器设计
    3.1 基于状态权重的保性能控制器
        3.1.1 基于状态权重的保性能控制器设计方法
        3.1.2 基于状态权重的保性能控制器的求解与仿真
    3.2 基于输出权重的保性能控制器
        3.2.1 基于输出权重的保性能控制器设计方法
        3.2.2 基于输出权重的保性能控制器求解与仿真
    3.3 两种方法的仿真对比
    3.4 基于状态权重的保性能跟踪控制器
        3.4.1 基于状态权重的保性能跟踪控制器设计方法
        3.4.2 基于状态权重的保性能跟踪控制器求解与仿真
    3.5 本章小结
第4章 基于H_2和H_∞性能指标的功率控制器设计
    4.1 H2状态反馈控制器
        4.1.1 H_2状态反馈控制器的设计方法
        4.1.2 H_2状态反馈控制器的求解与仿真
    4.2 H_∞状态反馈控制器
        4.2.1 基于H_∞的状态反馈控制器设计方法
        4.2.2 H_∞状态反馈控制器的求解及仿真
    4.3 H_∞输出反馈控制控制器
        4.3.1 H_∞输出反馈控制设计方法
        4.3.2 H_∞输出反馈控制器的求解及仿真
    4.4 H_2/H_∞控制器
        4.4.1 H_2/H_∞状态反馈控制器的设计方法
        4.4.2 H_2/H_∞状态反馈控制器的仿真
    4.5 三种方法的性能指标对比
    4.6 本章小结
第5章 基于H_2和H_∞性能指标的功率跟踪控制器设计
    5.1 H_2状态反馈跟踪控制器
        5.1.1 基于H_2的状态反馈控制器设计方法
        5.1.2 H_2状态反馈跟踪控制器的求解及仿真
    5.2 H_∞状态反馈跟踪控制器
        5.2.1 基于H_∞的状态反馈控制器设计方法
        5.2.2 H_∞状态反馈跟踪控制器的求解及仿真
    5.3 H_2/H_∞状态反馈跟踪控制器
        5.3.1 基于H_2/H_∞的状态反馈控制器设计方法
        5.3.2 H_2/H_∞状态反馈跟踪控制器的求解及仿真
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢

四、利用SIMULINK对反应堆堆芯控制系统动态仿真(论文参考文献)

  • [1]基于Matlab/Simulink的ADSR堆芯动态仿真实验设计[J]. 曾文杰,李楚豪,罗润,陈乐至,谭旭,杜尚勉. 实验室研究与探索, 2021(07)
  • [2]一体化小型反应堆动力系统控制方法研究[D]. 胡晓杰. 上海电力大学, 2021
  • [3]核动力装置联合仿真系统构建与控制器设计[D]. 杨富强. 大连理工大学, 2021(01)
  • [4]多模块式核反应堆负荷跟踪下的协调控制方法研究[D]. 杨晓. 中国科学技术大学, 2021(09)
  • [5]基于深度知识迁移的新型核系统诊断预测与容错技术研究[D]. 姚源涛. 中国科学技术大学, 2021
  • [6]核动力装置一回路联合仿真系统设计[D]. 蒋宽宽. 大连理工大学, 2020(02)
  • [7]200MW高温气冷堆核电堆机协调控制的研究[D]. 周扬. 上海交通大学, 2020(01)
  • [8]700kWe气冷空间反应堆特性分析及系统瞬态特性研究[D]. 孟涛. 哈尔滨工程大学, 2020(04)
  • [9]固态熔盐堆负荷跟踪模式运行控制研究[D]. 张洁. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所), 2019(07)
  • [10]基于新型控制棒驱动机构的反应堆功率控制[D]. 杨帆. 哈尔滨工程大学, 2018(12)

标签:;  ;  ;  ;  ;  

使用 SIMULINK 的反应堆堆芯控制系统动态仿真
下载Doc文档

猜你喜欢