Нікуліна Олена Миколаївна. Багатокритеріальний параметричний синтез систем автоматичного керування реакторної установки АЕС

Короткий опис

Нікуліна Олена Миколаївна. Багатокритеріальний параметричний синтез систем автоматичного керування реакторної установки АЕС : Дис... канд. наук: 05.13.07 - 2008.

Нікуліна О. М.Багатокритеріальний параметричний синтез систем автоматичного керування реакторної установки АЕС. Рукопис.
Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук за фахом 05.13.07 автоматизація процесів керування. Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Харків, 2008.
Дисертація присвячена параметричному синтезу систем автоматичного керування (САК) реакторної установки, що включає ядерний реактор ВВЕР-1000 і парогенератор ПГВ-1000, за багатьма критеріями якості САК. Задачі параметричного синтезу САК зведені до задач векторної оптимізації критеріїв якості інтегральних квадратичних оцінок і прямих показників якості, для яких розглянуті способи формування векторних цільових функцій, що враховують обмеженість області визначення критеріїв. Розроблено методи й алгоритми одновимірної і багатовимірної векторної оптимізації критеріїв якості САК.
Побудовано математичні моделі САК теплової потужності реактора, САК продуктивності парогенератора, САК потужності теплоносія реакторної установки в просторі станів з різними типами регуляторів, призначені для параметричного синтезу САК, і обчислені значення їх постійних параметрів. Вирішено задачу ідентифікації параметрів моделі САК продуктивності парогенератора за експериментальними даними. Розв’язання задач багатокритеріального параметричного синтезу САК реакторної установки проведено ефективними методами векторної оптимізації. Найкращі значення показників якості САК реакторної установки забезпечуються застосуванням пропорційно-інтегральних регуляторів з оптимальними значеннями їх параметрів.

Дисертаційна робота присвячена розв’язанню науково-практичної задачі багатокритеріального параметричного синтезу систем автоматичного керування реакторної установки атомної електростанції на основі показників якості систем керування і чисельних методів оптимізації. Основні результати роботи полягають в наступному:
1. Проведено аналіз методів синтезу систем автоматичного керування реакторної установки і показані широкі можливості використання чисельних методів для оптимізації показників якості, що дозволяють суттєво підвищити рівень автоматизації проектування та вдосконалення систем керування.
2. Задача багатокритеріального параметричного синтезу систем автоматичного керування зведена до задачі векторної оптимізації показників якості з обмеженою областю визначення за допомогою формування векторних цільових функцій показників та операцій порівняння і віднімання їх значень, що дозволило розробити методи і алгоритми одновимірного пошуку для синтезу систем керування з одним змінним параметром. Дослідження розроблених методів одновимірного пошуку на тестових моделях систем керування підтвердило ефективність і надійність данного підходу.
3. Розроблені методи багатокритеріального параметричного синтезу систем керування шляхом побудови векторних багатовимірних методів та алгоритмів оптимізації показників якості, що використовують одновимірний пошук. Проведено дослідження ефективності цих методів при мінімізації інтегральних квадратичних оцінок та оптимізації прямих критеріїв якості для систем керування різного порядку з різним числом обмежень області стійкості та змінних параметрів. Векторні методи дозволили послідовно розв’язати три основні задачі проектування систем керування: перейти до області стійкості, утримати процес синтеза в цій області і знайти оптимум. Виявлено, що збільшення числа змінних впливає сильніше на кількість обчислень функції, чим збільшення числа обмежень.
4. Отримані математичні моделі систем автоматичного керування тепловою потужністю реактора ВВЕР-1000 в просторі станів з відносними змінними та з різними регуляторами, обчислені значення постійних параметрів моделей. Багатокритеріальний параметричний синтез систем керування тепловою потужністю зведено до оптимізації різними методами векторних функцій, які обчислюються за розробленими моделями та враховують обмеження області стійкості і вимоги оптимальності показників якості. Якнайкращі значення показників якості систем керування тепловою потужністю забезпечуються застосуванням пропорційно-інтегрального регулятора.
5. Для систем автоматичного керування продуктивністю живильним турбонасосом парогенератора ПГВ-1000 з різними регуляторами побудовані математичні моделі в просторі станів з відносними змінними і обчислені значення постійних параметрів моделей. Параметри моделей ідентифіковані за експериментальними даними шляхом оптимізації векторних функцій, що враховують вимоги стійкості та мінімального відхилу від експериментальних даних. Параметричний синтез систем керування продуктивністю, який проводився різними векторними методами оптимізації, дозволив істотно поліпшити основні процеси керування. Найменше значення часу регулювання має система керування з пропорційно-інтегральним регулятором.
6. На підставі диференціальних рівнянь системи керування тепловою потужністю реактора і системи керування продуктивністю парогенератора розроблені математичні моделі систем автоматичного керування потужністю теплоносія реакторної установки. Представлені моделі систем з різними законами керування призначені для розв’язання задач параметричного синтезу систем. Проведений багатокритеріальний параметричний синтез систем керування потужністю реакторної установки ефективними векторними методами оптимізації дозволив обчислити оптимальні значення параметрів регуляторів. Результати цього синтезу показують, що найбільш ефективним регулятором систем автоматичного керування потужністю теплоносія є оптимальний за якістю перехідних процесів пропорційно-інтегральний закон керування.
7. Результати впроваджені на ВАТ «Турбоатом», ДП ХПЗ ім. Т.Г. Шевченка та навчальному процесі кафедри системного аналізу і управління НТУ «ХПІ».