Analiza sterowania ułamkowego PI^λD^μ mocą reaktora jądrowego

• Autorzy: Puchalski B. , Duzinkiewicz K. , Rutkowski T.

Warianty tytułu

EN

Analysis of fractional order PI^λD^μ power control of a nuclear reactor

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W artykule przedstawiono syntezę regulatora PI^λD^μ niecałkowitego rzędu dla potrzeb sterowania mocą reaktora jądrowego lekko wodnego określanego, jako typu PWR (Pressurized Water Reactor). W tym celu wykorzystano nieliniowy model matematyczny reaktora PWR o parametrach skupionych obejmujący procesy generacji i wymiany ciepła oraz termicznych efektów reaktywnościowych. Nastawy regulatora PI^λD^μ niecałkowitego rzędu dobrano w sposób optymalny, minimalizując klasyczne całkowe wskaźniki jakości określane na bazie odpowiedzi skokowej. Na przykładzie najpierw układu oscylacyjnego drugiego rzędu, a potem na przykładzie liniowego modelu reaktora PWR otrzymanego z linearyzacji modelu nieliniowego w określonym punkcie pracy wykazano, że proponowany ułamkowy regulator PI^λD^μ może stać się alternatywą dla powszechnie stosowanego klasycznego regulatora PID.

EN

In this paper, the synthesis of fractional–order PI^λD^μ power controller for the PWR (Pressurized Water Reactor) nuclear reactor is presented. For this purpose the point kinetics and heat transfer nonlinear model of the PWR nuclear reactor with thermal feedback mechanisms from lumped fuel and coolant temperature was used. The parameters of the fractional-order PI^λD^μ controller were tuned due to optimization of the standard integral performance indexes determined on the basis of the step response. Firstly – the typical second order oscillatory dynamic system and secondly – the linear PWR nuclear reactor model derived from nonlinear model was used to show that the fractional order PI^λD^μ controller may become a alternative to standard PID controller.

Słowa kluczowe

PL

regulator ułamkowy; regulator PID; reaktor PWR; zaawansowane systemy sterowania; model punktowy kinetyki neutronów

EN

fractional order control; PID controller; PWR reactor; advanced control systems; point kinetics model

• Wydawca: Wydawnictwo Politechniki Lubelskiej
• Czasopismo: Informatyka, Automatyka, Pomiary w Gospodarce i Ochronie Środowiska
• Rocznik: 2013
• Tom: nr 4
• Strony: 63--68
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Puchalski B.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

autor

Duzinkiewicz K.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

autor

Rutkowski T.

• Politechnika Gdańska, Wydział Elektrotechniki i Automatyki, Katedra Inżynierii Systemów Sterowania

Bibliografia

• [1] Ackerman G. (red.): Eksploatacja elektrowni jądrowych. WNT, Warszawa 1987.
• [2] Anglart H.: Nuclear Reactor Dynamics and Stability. Institute of Heat Engineering – Warsaw University of Technology, Warszawa 2013.
• [3] Atherton D. P, Xue Dingyu, Chen YangQuan: Linear Feedback Control. Analysis and design with Matlab. Siam, 2009.
• [4] Cannon R. H. jr.: Dynamika układów fizycznych. WNT, Warszawa 1973.
• [5] Duzinkiewicz K., Baum G., Michalak A.: Model symulacyjny podstawowych procesów dynamicznych reaktora typu WWER oparty o modele o parametrach skupionych. Raporty. Instytut Elektroenergetyki i Automatyki, Politechnika Gdańska, Gdańsk 1989.
• [6] Edwards R.M.: Robust Optimal Control of Nuclear Reactor, Ph.D. Thesis in Nuclear Engineering. The Pennsylvania State University, University Park 1991.
• [7] Edwards R.M, Chao-Chee Ku, Kwang Lee Y.: Improved Nuclear Reactor Temperature Control Using Diagonal Recurrent Neural Networks. IEEE Transactions on Nuclear Science vol. 39 no. 6, 1992.
• [8] Goldberg D. E.: Algorytmy genetyczne i ich zastosowania. Wydanie drugie. WNT, Warszawa 1998
• [9] Ogata K.: Modern control engineering. Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice Hall, cop. 1970.
• [10] Petráš Ivo Fractional-order nonlinear systems. Modeling, analysis and simulation. Springer.
• [11] Petráš I, YangQuan Chen, Dingyü Xue: Fractional Order Control - a tutorial. American Control Conference June 10-12 2009.
• [12] Tepljakov A., Petlenkov E., Belikov J.: FOMCON: Fractional-Order Modeling and Control Toolbox for Matlab. MIXDES 2011, 18th International Conference, June 16-18, Gliwice 2011.
• [13] Torabi Keivan, Safarzadeh Omid, Rahimi-Moghaddam Abolfazl: Robust Control of the PWR Core Power Using Quantitative Feedback Theory. IEEE Transactions on Nuclear Science, vol.58, no.1:258–266, 2011.
• [14] www.fomcon.net
• [15] www.mathworks.com