随着国内核电占比升高,在电力消纳不足,负荷波动较大,新能源接入增加,优质调峰电源有限的地区,若核电厂不参与调峰,系统将面临严重的调峰压力。国内绝大部分核电厂采用压水堆,压水堆是一个非线性、时变被控对象,存在较大不确定性和多种扰动。压水堆功率控制系统是核电厂调峰运行的关键系统,而现有压水堆功率控制系统,难以在不同功率水平和燃耗下,实现快速、平顺调节。因此,有必要尽快开展可取得良好性能的先进控制方法研究。线性自抗扰控制(Linear Active Dsturbance Rejection Control,LADRC)可以处理具有大范围及复杂结构不确定性的系统,具有结构简单,整定参数少,扰动抑制能力强,鲁棒性好等优点,已取得许多成功的应用。但对于非线性、时变系统,在工况大幅度变化时,常规LADRC控制品质有待提高。针对上述问题,本文在充分利用压水堆被控对象非线性机理模型信息的基础上,改进LADRC的线性扩张状态观测器(Linear Extended State Observer,LESO)和PD控制律设计,给出了模型辅助的LADRC参数整定方法。然后结合部分反馈线性化(Partial Feedback Linearization,PFL)和T-S模糊理论,系统地解决了压水堆被控对象非线性和参数时变等特性,给LADRC设计带来的挑战。论文主要工作如下:1.针对压水堆功率控制问题,给出了压水堆功率控制的模型辅助线性自抗扰控制器设计与参数整定方法。从等效方框图和控制器增益逼近角度分析了模型辅助LADRC和PID之间的参数对应关系,通过典型被控对象验证了模型辅助LADRC在跟踪性、抗扰性、测量噪声抑制能力以及鲁棒性方面比PID控制的优势。2.针对压水堆动力学特性和功率输出可测的特点,提出了基于降阶扩张状态观测器(Reduced-order Extended State Observer,RESO)的压水堆功率自抗扰控制。频域分析表明,在相同带宽下,能够加快LESO的观测速度,提高相位裕度,且使得参数整定更容易。首先从压水堆非线性模型推导出用于控制器设计的带有“总扰动”项的相对功率二阶模型。然后在控制器设计时结合变量代换方法,避免了将功率输出的导数项作为RESO的输入。进一步探讨了基于RESO的LADRC与PID的参数对应关系。最后采用压水堆非线性、时变模型,验证所设计的控制器性能,仿真结果表明,RESO对各种不确定性和扰动均具有良好的估计能力,基于RESO的LADRC和LQG/LTR相比,响应更快、抗扰能力更强。3.针对压水堆被控对象的非线性特点,提出了基于部分反馈线性化理论的LADRC设计方法。首先利用PFL理论,从压水堆非线性模型,推导出用于LADRC设计的带有“总扰动”项的线性二阶模型。然后针对此模型,设计了带有模型信息的LADRC,并基于Barbalat引理证明了闭环系统稳定性。最后仿真分析表明,所提PEL-LADRC复合控制器在各功率水平下,均具有良好的跟踪性、抗扰性和鲁棒性。4.针对现有压水堆T-S模糊模型构建方法的局限性,提出了 T-S模糊机理模型建模方法和基于运行数据的T-S模糊模型参数辨识方法,并给出了基于T-S模糊模型的前馈-自抗扰复合控制器设计方案,系统地解决了压水堆被控对象非线性、参数时变、冷却剂温度与堆功率水平的耦合效应和外部扰动等给LADRC设计带来的挑战。仿真结果表明,不管T-S模糊模型是从机理模型导出,还是从运行数据辨识所得,基于相对功率变化量和棒速作为前提变量的模糊模型设计的前馈-线性自抗扰控制器在全工况条件下均具有良好的控制性能,且LESO带宽较低。