超高温熔盐泵测试装置是一套用于研究泵、阀、换热器等关键设备在高温熔盐工况下性能的装置。为增强其控制系统的国产化程度及核心控制器的自主可控性,在国产自主指令架构LoongArch上设计研发了基于实验物理与工业控制系统(Experimental...超高温熔盐泵测试装置是一套用于研究泵、阀、换热器等关键设备在高温熔盐工况下性能的装置。为增强其控制系统的国产化程度及核心控制器的自主可控性,在国产自主指令架构LoongArch上设计研发了基于实验物理与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)的实时控制器。首先将EPICS、IgH EtherCAT Master等软件移植到基于LoongArch的嵌入式开发板上,解决软件与指令架构不适配的问题,实现控制程序的编写与执行、EtherCAT主从站通讯等功能,并对控制器的最小总线扫描周期进行测试;然后,针对超高温熔盐泵测试装置的控制需求,利用自主研发的EPICS扩展插件在该控制器上实现了PID温度控制、气路流量监测等功能;最后,在实际工况下对控制器的实时性、CPU使用率等指标进行测试分析,评估控制器的性能表现。实验数据表明:该控制器的最小总线扫描周期为50 ms,控制任务执行的延迟时间最大为12.85 ms,CPU性能表现良好,满足该项目的应用需求。该控制器已成功融入超高温熔盐泵测试装置的控制系统,取代了原x86服务器,目前在稳定运行中。展开更多
随着数字控制技术的发展,核电机组中基于模拟量的传统仪控系统逐步被全数字化技术代替,采用更复杂高效的先进控制技术成为了可能。目前虽然已有采用先进控制算法提升压水堆电厂控制系统性能的研究,但大多只关注控制系统本身而未能充分...随着数字控制技术的发展,核电机组中基于模拟量的传统仪控系统逐步被全数字化技术代替,采用更复杂高效的先进控制技术成为了可能。目前虽然已有采用先进控制算法提升压水堆电厂控制系统性能的研究,但大多只关注控制系统本身而未能充分考虑多个控制系统之间的耦合。为了从顶层协调多个控制系统提升整体控制性能,本文提出了基于粒子群优化的压水堆控制系统设定值决策方法,构建了设定值优化所需的决策目标函数及决策优化运行约束条件,建立的智能决策系统基于压水堆实际运行过程进行设定值离线优化,根据运行工况进行在线智能决策,为底层控制系统提供控制目标的方向和幅度。随后以压水堆核电厂运行中的典型过程为例进行了仿真实验,并与稳态运行时的传统设定值方案进行对比,结果显示:基于粒子群优化的设定值决策方法获得的冷却剂平均温度、稳压器液位、稳压器压力和蒸汽发生器液位的ITSE(Integral of Time multiplied by the Square Error)指标分别降低了58.9%、67.7%、99.9%和83.3%,峰值指标分别下降了62.4%、3.0%、100%和66.3%。表明本文所提出的智能决策方案可以有效减小系统的ITSE指标和峰值指标,提升了压水堆电厂控制系统的整体控制性能和安全裕量。展开更多
为降低核安全级数字化控制系统(Digital Control System,DCS)关键芯片在工作过程中的温升,提高系统的可靠性,本研究提出利用机器学习方法对核安全级DCS关键芯片进行布局优化。首先,试验测得DCS在事故工况(环境温度55℃)下的芯片稳态温度...为降低核安全级数字化控制系统(Digital Control System,DCS)关键芯片在工作过程中的温升,提高系统的可靠性,本研究提出利用机器学习方法对核安全级DCS关键芯片进行布局优化。首先,试验测得DCS在事故工况(环境温度55℃)下的芯片稳态温度,随后结合有限元分析计算模拟试验过程。基于有限元模型生成100组随机芯片排布下的中央处理器(Central Processing Unit,CPU)和可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)稳态温度数据,利用多输出支持向量回归(Multi-output Support Vector Regression,M-SVR)算法建立温度预测模型,结合粒子群优化(Particle Swarm Optimization,PSO)算法计算出温升最小的芯片位置坐标。进一步,利用有限元分析验证该优化位置坐标下的芯片稳态温度。研究结果表明,有限元模型能较好反映试验现象,SVR-PSO算法优化得到的芯片布局使CPU和FPGA的稳态温度分别降低2.4℃和2.5℃。因此,本研究提出的算法能够实现芯片布局优化,有效降低其工作温升,提升核安全级DCS系统可靠性。展开更多
针对反应堆控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanism,CRDM)动作机理和特征值提取难点,提出线圈电流信号、机械振动信号的数据预处理算法、以及基于同步平均理念的特征值提取算法,实现对单步运动中每个分动作时间的计算以及多步运动...针对反应堆控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanism,CRDM)动作机理和特征值提取难点,提出线圈电流信号、机械振动信号的数据预处理算法、以及基于同步平均理念的特征值提取算法,实现对单步运动中每个分动作时间的计算以及多步运动中分动作时间的一致性的统计,用于评估CRDM设备的动作性能的稳定性。研究成果可用于CRDM及同类型设备状态监测和健康管理系统的优化改进。展开更多
针对核电多回路耦合系统在升功率运行中异常传感器检测困难、检测延时及检测精度低等问题,提出了一种自联想核回归模型(auto-associative kernel regression,简称AAKR)与修正序贯概率比检验(sequential probability ratio test,简称SPRT...针对核电多回路耦合系统在升功率运行中异常传感器检测困难、检测延时及检测精度低等问题,提出了一种自联想核回归模型(auto-associative kernel regression,简称AAKR)与修正序贯概率比检验(sequential probability ratio test,简称SPRT)相结合的方法。首先,利用小波软阈值降噪方法对监测数据预处理,获取高质量的多源传感器解调信号;其次,采用AAKR构造传感器正常运行数据的估计值,并获取多源传感器测量值与估计值之间的残差;然后,运用滑动时间窗获取不同阶段残差向量的均值和方差,设计一种SPRT检测规则对传感器残差进行异常检测;最后,用核电一、二回路耦合系统模拟机实验数据进行方法验证与性能分析。结果表明,所提传感器异常检测方法的准确率达到99.52%,异常检测延时降低了81.73%,可有效提高现有核电厂传感器异常检测的稳定性。展开更多
文摘超高温熔盐泵测试装置是一套用于研究泵、阀、换热器等关键设备在高温熔盐工况下性能的装置。为增强其控制系统的国产化程度及核心控制器的自主可控性,在国产自主指令架构LoongArch上设计研发了基于实验物理与工业控制系统(Experimental Physics and Industrial Control System,EPICS)的实时控制器。首先将EPICS、IgH EtherCAT Master等软件移植到基于LoongArch的嵌入式开发板上,解决软件与指令架构不适配的问题,实现控制程序的编写与执行、EtherCAT主从站通讯等功能,并对控制器的最小总线扫描周期进行测试;然后,针对超高温熔盐泵测试装置的控制需求,利用自主研发的EPICS扩展插件在该控制器上实现了PID温度控制、气路流量监测等功能;最后,在实际工况下对控制器的实时性、CPU使用率等指标进行测试分析,评估控制器的性能表现。实验数据表明:该控制器的最小总线扫描周期为50 ms,控制任务执行的延迟时间最大为12.85 ms,CPU性能表现良好,满足该项目的应用需求。该控制器已成功融入超高温熔盐泵测试装置的控制系统,取代了原x86服务器,目前在稳定运行中。
文摘随着数字控制技术的发展,核电机组中基于模拟量的传统仪控系统逐步被全数字化技术代替,采用更复杂高效的先进控制技术成为了可能。目前虽然已有采用先进控制算法提升压水堆电厂控制系统性能的研究,但大多只关注控制系统本身而未能充分考虑多个控制系统之间的耦合。为了从顶层协调多个控制系统提升整体控制性能,本文提出了基于粒子群优化的压水堆控制系统设定值决策方法,构建了设定值优化所需的决策目标函数及决策优化运行约束条件,建立的智能决策系统基于压水堆实际运行过程进行设定值离线优化,根据运行工况进行在线智能决策,为底层控制系统提供控制目标的方向和幅度。随后以压水堆核电厂运行中的典型过程为例进行了仿真实验,并与稳态运行时的传统设定值方案进行对比,结果显示:基于粒子群优化的设定值决策方法获得的冷却剂平均温度、稳压器液位、稳压器压力和蒸汽发生器液位的ITSE(Integral of Time multiplied by the Square Error)指标分别降低了58.9%、67.7%、99.9%和83.3%,峰值指标分别下降了62.4%、3.0%、100%和66.3%。表明本文所提出的智能决策方案可以有效减小系统的ITSE指标和峰值指标,提升了压水堆电厂控制系统的整体控制性能和安全裕量。
文摘针对反应堆控制棒驱动机构(Control Rod Drive Mechanism,CRDM)动作机理和特征值提取难点,提出线圈电流信号、机械振动信号的数据预处理算法、以及基于同步平均理念的特征值提取算法,实现对单步运动中每个分动作时间的计算以及多步运动中分动作时间的一致性的统计,用于评估CRDM设备的动作性能的稳定性。研究成果可用于CRDM及同类型设备状态监测和健康管理系统的优化改进。
文摘针对核电多回路耦合系统在升功率运行中异常传感器检测困难、检测延时及检测精度低等问题,提出了一种自联想核回归模型(auto-associative kernel regression,简称AAKR)与修正序贯概率比检验(sequential probability ratio test,简称SPRT)相结合的方法。首先,利用小波软阈值降噪方法对监测数据预处理,获取高质量的多源传感器解调信号;其次,采用AAKR构造传感器正常运行数据的估计值,并获取多源传感器测量值与估计值之间的残差;然后,运用滑动时间窗获取不同阶段残差向量的均值和方差,设计一种SPRT检测规则对传感器残差进行异常检测;最后,用核电一、二回路耦合系统模拟机实验数据进行方法验证与性能分析。结果表明,所提传感器异常检测方法的准确率达到99.52%,异常检测延时降低了81.73%,可有效提高现有核电厂传感器异常检测的稳定性。
