[发明专利]基于PSO的压水堆除氧器水位控制方法

权利要求书

1.一种基于PSO的压水堆除氧器水位控制方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

1)获得除氧器水位运行数据：

在大亚湾900MW压水堆仿真机上，对除氧器水位进行阶跃扰动实验，获得运行数据，当数据与大亚湾压水堆核电站实际运行数据相比，误差小于1％时，将仿真数据作为实际运行数据；

2)建立核电站除氧器的水位控制系统仿真系统：

仿真系统包含阶跃响应信号单元，由时间模块t、乘积运算模块x、积分模块1/s组成的PSO算法适应度函数模块，系统传递函数模块、传统PID控制器、信号对比的示波器显示单元；

将阶跃响应信号单元输出阶跃响应信号v1作为系统输入信号，输入信号依次经过传统PID控制器和系统传递函数模块产生输出信号，输出信号y作为负反馈信号，负反馈信号与系统输入信号v1作差构成误差信号e再送入传统PID控制器，组成一个闭环的传统PID控制系统；

另一个同样的闭环的传统PID控制系统的输出信号y与阶跃响应信号单元输出阶跃响应信号v1作差同时送入PSO算法适应度函数模块，经过改进PSO算法对PID参数优化，优化后参数送传统PID控制器，构成改进PSO算法优化PID参数的控制系统；

闭环的传统PID控制系统输出y与改进PSO算法优化PID参数的控制系统的输出y1接对比的示波器显示单元，构成整个仿真控制系统；

3)系统传递函数模块使用二阶控制系统模型，将步骤1)中仿真机获取的运行数据送入MATLAB中，采用辨识工具箱进行数据拟合，求解二阶控制系统模型，得到控制系统传递函数数学模型；

4)将步骤3)得到控制系统传递函数数学模型送入改进PSO算法优化PID参数的控制系统的系统传递函数模块中，利用改进PSO算法对控制系统中PID控制器参数进行优化，改进PSO算法将PID系统输出信号与阶跃输出信号做差形成的ITAE指标作为粒子群优化算法的评价函数即适应度函数，限定PID三个参数取值范围，然后根据函数的适应度最小来调节PID三个参数，寻找最优值送入改进PSO算法优化PID参数的控制系统的PID控制器中；

5)比较闭环的传统PID控制系统与改进PSO算法优化PID参数的控制系统的输出信号，重复步骤4)改变改进PSO算法的粒子设置参数多次计算得到ITAE误差指标最小的控制效果，并通过手动多次整定传统PID得到最优控制效果，分析两个控制方案的稳态误差和动态偏差，验证改进PSO算法优化PID参数的控制系统后，将改进PSO算法优化PID参数的控制系统用于核电站除氧器水位控制。

2.根据权利要求1所述基于PSO的压水堆除氧器水位控制方法，其特征在于，所述改进PSO算法的适应度F、速度更新公式v_is(t+1)、位置更新公式x_is(t+1)分别为：

v_is(t+1)＝ωv_is(t)+c₁r₁|p_is-x_is(t)|+c₂r₂|p_gs-x_is(t)|；

x_is(t+1)＝x_is(t)+v_is(t+1)；

ω＝ω_min+(ω_max-ω_min)*rand()+σ*randn()；

其中r₁和r₂是在(0,1)范围的随机数，v_is(t)和v_is(t+1)分别是t和t+1时刻的粒子速度；x_is(t)和x_is(t+1)分别是t和t+1时刻的粒子位置；P_is为粒子迄今为止搜索到的最优位置；P_gs为整个粒子群迄今为止搜索到的最优位置；ω_min和ω_max分别为PSO的惯性权重因子ω的最小值和最大值；σ为权重系数的方差；rand()为均匀分布的[0,1]；randn()为正态分布的[0,1]；c_1ini、c_1fin和c_2ini、c_2fin分别为PSO的加速因子c₁、c₂的最小值和最大值；iter为当前迭代次数；MAXIter为最大迭代次数。