本课题针对核电站核动力装置一、二回路热量交换原理,利用现有实验设备设计一个与之换热原理相似的双回路换热系统,并针对所设计的双回路换热系统进行控制方法研究。该系统分为温度回路和管道压力与流量回路两部分。课题首先用阶跃响应法建立管道压力与流量回路的数学模型,对所建立的数学模型进行了MATLAB仿真,将仿真结果与双回路换热实验系统的实测数据进行比较,验证了数学模型的可靠性与正确性。利用数学模型计算了系统的相对增益矩阵,说明管道中的压力与流量存在严重的耦合现象,必需对系统进行解耦控制。针对回路中的耦合现象,文中采用经典控制理论的单位阵解耦法进行了解耦控制方法研究。对于温度回路,本课题设计一个基于极点配置的自校正PID控制器。自校正控制系统的结构由参数估计器、控制器设计、控制器和被控对象四部分组成。参数估计器的作用是估计和监控模型参数及其变化,本文采用最小二乘的递推算法进行模型参数的在线估计。控制器设计根据极点配置设计准则,它包括确定控制器结构和参数两部分。经过适当的简化,控制器的结构可以写成经典PID控制器结构的形式。因为模型参数是在线估计的,控制器设计能根据被控对象参数变化情况及时调整控制量,以实现既定的性能。本文最后对上述控制方法进行MATLAB仿真研究,并利用STEP7软件编写出设计的控制器,将编写的程序下载到西门子S7-400 PLC中,对实际系统进行控制实验。数据的监控、记录及曲线的显示通过利用WinCC V6.0组态软件组态监控界面实现。