[发明专利]基于PSO的压水堆除氧器水位控制方法

说明书

本发明涉及一种基于PSO的压水堆除氧器水位控制方法，基于大亚湾900MW核电站仿真机组除氧器在某时间段水位的运行数据，使用MATLAB工具箱对这些数据进行系统辨识，得到了除氧器控制系统的传递函数模型。针对该控制系统的数学模型进行了传统PID控制器的设计；在粒子群算法的权重系数中引入方差使其朝期望权重进化，同时对学习因子采取异步变化措施的方法，得到了一个改进PSO优化PID参数控制器。本发明方法数据辨识精度高，算法收敛速度快，系统稳定性增强，可以在一定程度上改善除氧器水位调节的延迟性、提升核能的发电效率。

技术领域

本发明涉及一种控制技术，特别涉及一种基于PSO的压水堆除氧器水位控制方法。

背景技术

除氧器是锅炉及供热系统关键设备之一，除氧器除去锅炉给水中的氧气及其他气体，保证给水的品质。同时，除氧器本身又是给水回热加热系统中的一个混合式加热器，起了加热给水、提高给水温度的作用。除氧器水箱的作用是储存给水，平衡给水泵向锅炉的供水量与凝结水泵送进除氧器水量的差额，当凝结水量与给水量不一致时，可以通过除氧器水箱的水位高低变化调节，满足锅炉给水量的需要，因此除氧器水位控制是核能发电过程中重要的一个环节。传统的PID控制法都是基于工程师的经验手动调节PID的参数，这样结果误差比较大，而且控制效果不理想。随着国家对核安全的要求越来越高，对核电站运行的准确度的要求也越来越高，同时除氧器水位存在一定的延迟特性，对那些装机容量大、高参数的核电站汽轮机控制系统提出了更高的要求。传统的基于经验的试凑法已经无法满足现在更精准控制的要求，而且存在许多安全隐患，况且在实际的操作过程中是不允许操作工程师进行频繁的试凑。鉴于以上控制器的自动化程度不够高，因此研发一种高精度且快速的除氧器水位控制器有着重要的应用价值。

对于过程控制系统的研究往往是基于传递函数的数学模型，当阶跃响应曲线是比较规则的曲线时，运用传统的方法(近似法、切线法、两点法)很容易导出控制系统的传递函数，但是这些方法的通用性差，计算精度依赖于测绘仪器。对于此控制系统运用MATLAB辨识工具箱相对于其他传统的系统辨识方法得到的传递函数精度更高、速度更快、便捷性高效。在后续控制器设计中，PID控制器的技术在现代发展比较成熟，因其简单的算法、好的稳定性和高可靠性，因此在工业控制系统中得到广泛的应用。然而，在实际的工业控制系统中时变的不确定性和非线性的存在，传统的PID控制器往往达不到在现代社会中对于控制器高精度的要求。

发明内容

为了提高实际控制过程中PID的控制精度，提出了一种基于PSO的压水堆除氧器水位控制方法。

本发明的技术方案为：一种基于PSO的压水堆除氧器水位控制方法，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；