核电站蒸汽发生器水位软约束预测控制策略

"核电站蒸汽发生器水位的软约束预测控制" 在核电站的运营中，蒸汽发生器（U-tube Steam Generator, UTSG）的水位控制是确保核反应堆安全运行的关键因素。模型预测控制（Model Predictive Control, MPC）因其内在的约束处理能力而成为一种有效的控制策略。然而，在大范围功率变动的情况下，传统的硬约束水位控制可能会降低控制性能，甚至可能导致系统不稳定。 该研究论文提出了一种针对UTSG水位的软约束预测控制方法。首先，研究基于UTSG的分段线性输入输出模型来建立控制模型，这种方法可以更好地适应不同工况下的系统动态特性。然后，通过离线计算终端约束集，可以显著减少在线计算的复杂度，从而保证控制系统的稳定性。 为了缓解水位约束和终端约束带来的问题，论文引入了两种松弛变量。这些松弛变量允许在一定程度上放宽约束条件，以改善控制性能和系统的鲁棒性。在应对蒸汽流量扰动和功率变化等不确定因素时，这种软约束策略能更好地保持水位在安全范围内波动，确保系统的稳定运行。 通过仿真测试，该软约束MPC算法在面对蒸汽流量扰动和功率变化的情况时，显示出良好的控制效果和适应性。这表明该算法能够在不违反安全限制的前提下，有效地调节蒸汽发生器的水位，提高了核电站的安全性和经济性。 关键词包括：模型预测控制、软约束、蒸汽发生器、非最小相位系统。论文详细探讨了这些概念，并提供了理论分析与实际应用的结合，为核电站的水位控制提供了一种创新解决方案。 这篇研究论文贡献了一种适用于核电站蒸汽发生器的新型控制策略，即软约束预测控制，它能够在广泛的工况下优化水位控制，提高系统的稳定性和效率。这一工作对于理解和改进核电站的自动化控制技术具有重要的理论和实践价值。