当核电设备现场出现安全壳内一回路主管道破裂而导致冷却剂的丧失,安全壳内的压力与温度出现不可控而造成事故,即为LOCA事故。在LOCA事故发生后,核级设备能否在一定时间内正常工作直接影响整个现场事态的发展。LOCA鉴定试验台是在LOCA炉内模拟核电站一回路失水事故后的热工和化学环境,验证在事故工况和事故工况后核一级设备能否正常工作。通过在LOCA试验仓中模拟LOCA事故发生后的剧烈热冲击现场环境,完成核级设备鉴定试验,是检验实际设备能够应对事故的重要途径。LOCA鉴定试验台建立的核心标准之一便是模拟试验的温度与压力的控制精度。因此,温度与压力的控制策略至关重要。本文以上海市某研究所LOCA炉的控制系统为背景,首先介绍了LOCA炉的工艺流程和设计要求。其次建立了非稳态下试验仓充气过程的可压缩热力学模型,对该模型进行了简化,在Fluent软件中利用有限元体积法对试验仓充气过程进行数值仿真,得到充气过程中温度场分布、压力场分布以及它们随时间的变化规律,为实际设计LOCA鉴定台时蒸汽参数与传感器安放提供参考依据。同时,从传热特性的角度结合LOCA鉴定台控制系统的硬件结构特性,探讨采用阶跃响应曲线拟合法来建立模型的方法可行性。然后,针对LOCA鉴定试验控制过程的特性进行分析,将内模控制算法与模糊控制策略相结合,提出了一种模糊内模自整定PID控制算法,并利用MATLAB中Simulink仿真平台,将此算法在响应特性、鲁棒性以及抗干扰特性方面与传统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动态响应、鲁棒性、抗干扰性和满意的控制品质。在鉴定试验标准的基础上,结合温度与压力控制的耦合性特点,设计了温度与压力控制方案和控制回路。同时,利用LabVIEW软件平台与Fuzzy System Designer工具包,提出了模糊内模自整定PID控制器在工控领域的实现方案。最后本文对LOCA鉴定试验台系统的硬件设计结构、通信原理以及上位机软件的工作原理加以阐述。系统具备自动试验功能,可以根据设置的目标试验曲线,完成试验过程的自动控制,实时监控系统各个模块的工作状态,通过上位机软件显示给用户,并实现试验数据的采集、存档、分析、处理等功能。同时该系统还设有系统报警、断电保护、独立安全预测评估等功能。