模糊自整定PID控制在LOCA炉温度控制系统的应用研究

来源 :东北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yanjiawei2005
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在工业过程中,许多对象具有滞后特性。由于纯滞后的存在,使得系统的超调量变大,调节时间变长,滞后过程因此被公认为较难控制的对象。随着工业过程的日益复杂以及更高的控制品质要求,传统的常规控制策略在一些非线性系统中,已不能满足控制的精确的要求。   LOCA(Loss of Coolant Accident)事故,是指当安全壳内的一回路主管道破裂时造成冷却剂丧失,导致安全壳内的压力和温度急剧上升。LOCA炉作为核级设备鉴定试验的重要装置,它通过模拟LOCA事故发生后反应堆内的热工环境,来考核反应堆内的设备能否正常工作。   本文以广东核电集团中科华核电技术研究院LOCA炉的控制系统为背景,首先介绍了炉温计算机控制的发展现状以及LOCA炉的工艺流程和设计要求。其次,分析了LOCA炉传热特性,探讨了利用阶跃响应曲线拟合法建立系统模型的可行性,在根据系统工艺流程要求基础上,设计了升温曲线和降温曲线的控制策略,为了提高热电偶的测量精度,因此设计了温度补偿算法。针对控制对象的特点和控制要求,设计温度控制方案和控制回路。然后,针对LOCA炉温度变化的非线性、时变性和多扰动性的随即过程进行了分析,在研究和比较了常规PID控制和模糊控制的基础上,提出了一种模糊自整定PID控制算法,并在MATLAB中将此算法在动、静态特性、鲁棒性和抗干扰特性方面与PID控制进行了仿真比较。仿真结果证明,本文所采用的算法能获得较强的鲁棒性、抗干扰性和满意的控制品质。同时,利用组态软件InTouch和MATLAB,提出了模糊自整定PID控制器在工控领域的实现方案。   最后本文对LOCA炉控制系统的结构、上位机组态软件的工作原理加以阐述,并针对系统数据实时性,可靠性和通讯距离的要求,设计了基于三菱QJ71E71以太网模块的工业以太网网络和现场总线CC-Link网络。
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