基于新型控制棒驱动机构的反应堆功率控制

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于新型控制棒驱动机构的反应堆功率控制硕士研究生：杨帆指导教师：王俊玲教授学科、专业：核科学与技术论文主审人：栾秀春副教授哈尔滨工程大学2018年03月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文基于新型控制棒驱动机构的反应堆功率控制硕士研究生：杨帆指导教师：王俊玲教授学位级别：工学硕士学科、专业：核科学与技术所在单位：核科学与技术学院论文提交日期：2018年01月08日论文答辩日期：2018年03月07日学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheDegree

2、ofM.EngNuclearReactorPowerControlBasedonaNewTypeControlRodDrivingMechanismCandidate:YangFanSupervisor:WangJunlingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:NuclearScienceandTechnologyDateofSubmission:January,2018DateofOralExamination:March,2018University:HarbinEngineeringUnive

3、rsity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交

4、论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于新型控制棒驱动机构的反应堆功率控制摘要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

5、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

6、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

7、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。关键词：压水堆；控制棒驱动机构；反应堆功率控制；鲁棒控制I哈尔滨工程大学硕士学位论文II基于新型控制棒驱动机构的反应堆功率控制ABSTRACTNuclearpowerplantsafeandreliableoperationistheimportantguaranteeforthedevelopmentofnuclearpower.Inordertoensurethecoresafetyd