Параметричний синтез систем управління парогенератора атомної електричної станції

Автор(и)

  • Олена Миколаївна Нікуліна Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0003-2938-4215
  • Валерій Петрович Северин Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-2969-6780
  • Ніна Вікторівна Коцюба Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут», Україна https://orcid.org/0000-0002-0017-7426

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253126

Ключові слова:

атомна електрична станція, парогенератор, моделювання, система управління, синтез, ідентифікація, оптимізація

Анотація

Запропоновано моделі та методи параметричного синтезу систем автоматичного управління парогенератора для атомної електричної станції, що ґрунтуються на модифікації методів безумовної оптимізації. Розглянута математична модель систем управління парогенератора, яка призначена для синтезу параметрів моделей. Наведені алгоритми обчислення рівневих цільових функцій, що враховують обмеження змінних параметрів та показники якості задач ідентифікації та оптимізації моделей. Модифіковано методи безумовної оптимізації шляхом запровадження операції порівняння значень рівневих цільових функцій. З використанням інформаційної технології оптимізації проведено обчислювальні експерименти щодо синтезу параметрів систем управління парогенератора шляхом оптимізації рівневих цільових функцій. Ідентифіковані значення 54 параметрів моделі системи управління парогенератора ПГВ-1000, досягнуто значення середньоквадратичного відхилення процесів в моделі від експериментальних процесів 1 %. В результаті параметричного синтезу оптимальних систем управління продуктивністю парогенератора отримано мінімальний час регулювання 131 с, час обчислювальних експериментів не перевищив 10 хвилин. Особливість запропонованого підходу до параметричного синтезу моделей систем управління полягає в тому, що цільова функція як єдиний математичний об'єкт включає всю інформацію про задачу синтезу. Тому цей підхід є перспективним у напрямі спрощення програмного забезпечення для вирішення складних задач параметричного синтезу систем управління. Розглянута технологія параметричного синтезу систем управління дозволить підвищити ступінь наукової обґрунтованості технічних проектів щодо вдосконалення різних застосовуваних та перспективних систем управління

Біографії авторів

Олена Миколаївна Нікуліна, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра інформаційних систем та технологій

Валерій Петрович Северин, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Доктор технічних наук, професор

Кафедра системного аналізу та інформаційно-аналітичних технологій

Ніна Вікторівна Коцюба, Національний технічний університет «Харківський політехнічний інститут»

Асистент

Кафедра інформаційних систем та технологій

Посилання

  1. Yastrebenetsky, M. A., Kharchenko, V. (Eds.) (2014). Nuclear Power Plant Instrumentation and Control Systems for Safety and Security. IGI Global, 470. doi: https://doi.org/10.4018/978-1-4666-5133-3
  2. Yastrebenetsky, M. A., Kharchenko, V. S. (Eds.) (2020). Cyber Security and Safety of Nuclear Power Plant Instrumentation and Control Systems. IGI Global, 501. doi: https://doi.org/10.4018/978-1-7998-3277-5
  3. Kumar, V., Chandra Mishra, K., Singh, P., Narayan Hati, A., Rao Mamdikar, M., Kumar Singh, L., Ramakant Parida, R. N. (2022). Reliability analysis and safety model checking of Safety-Critical and control Systems: A case study of NPP control system. Annals of Nuclear Energy, 166, 108812. doi: https://doi.org/10.1016/j.anucene.2021.108812
  4. Umurzakova, D. M. (2020). Mathematical Modeling of Transient Processes of a Three-pulse System of Automatic Control of Water Supply to the Steam Generator When the Load Changes. 2020 Dynamics of Systems, Mechanisms and Machines (Dynamics). doi: https://doi.org/10.1109/dynamics50954.2020.9306117
  5. Hai, Z., Liang, L., Ying, Z. (2019). Modelling and simulation of water control system of vertical natural circulation steam generators. 2019 14th IEEE International Conference on Electronic Measurement & Instruments (ICEMI). doi: https://doi.org/10.1109/icemi46757.2019.9101693
  6. Umurzakova, D. (2021). System of automatic control of the level of steam power generators on the basis of the regulation circuit with smoothing of the signal. IIUM Engineering Journal, 22 (1), 287–297. doi: https://doi.org/10.31436/iiumej.v22i1.1415
  7. Xu, Z., Fan, Q., Zhao, J. (2020). Gain-Scheduled Equivalent-Cascade IMC Tuning Method for Water Level Control System of Nuclear Steam Generator. Processes, 8 (9), 1160. doi: https://doi.org/10.3390/pr8091160
  8. Kong, X., Zhang, J., Xiao, Y., Qian, L., Su, L., Chen, B., Xu, M. (2018). Performance optimization for steam generator level control based on a revised simultaneous perturbation stochastic approximation algorithm. 2018 3rd International Conference on Intelligent Green Building and Smart Grid (IGBSG). doi: https://doi.org/10.1109/igbsg.2018.8393526
  9. Salehi, A., Safarzadeh, O., Kazemi, M. H. (2019). Fractional order PID control of steam generator water level for nuclear steam supply systems. Nuclear Engineering and Design, 342, 45–59. doi: https://doi.org/10.1016/j.nucengdes.2018.11.040
  10. Kumar, V., Singh, L. K., Singh, P., Singh, K. V., Maurya, A. K., Tripathi, A. K. (2018). Parameter Estimation for Quantitative Dependability Analysis of Safety-Critical and Control Systems of NPP. IEEE Transactions on Nuclear Science, 65 (5), 1080–1090. doi: https://doi.org/10.1109/tns.2018.2827106
  11. Nikulina, O. M., Severyn, V. P., Kotsiuba, N. V. (2020). Development of information technology for optimizing the control of complex dynamic systems. Bulletin of National Technical University "KhPI". Series: System Analysis, Control and Information Technologies, 2 (4), 63–69. doi: https://doi.org/10.20998/2079-0023.2020.02.11
  12. Bugrii, N. A., Bykovskii, P. N., Vasil’ev, S. V., Epifanov, S. V., Kolibas, G. V., Korablev, K. V. et. al. (2021). Integrated Modernization of Safety Control Systems and Normal Operation Systems of Unit 3 of Smolensk NPP. Atomic Energy, 129 (4), 222–226. doi: https://doi.org/10.1007/s10512-021-00737-4
  13. Demchenko, V. A. (2001). Avtomatizatsiya i modelirovanie tekhnologicheskih protsessov AES i TES. Odessa: Astroprint, 305.
  14. Demchenko, V. A., Todortsev, Yu. K., Lozhechnikov, V. F. (1999). Matematicheskaya model' uchastka pitaniya parogeneratora PGV-1000. Vestnik HGPU, 73, 133–138.
  15. Nikulina, E. N. (2010). Matematicheskie modeli sistem avtomaticheskogo upravleniya proizvoditel'nost'yu parogeneratora. Visnyk NTU «KhPI», 23, 71–79.
  16. Severin, V. P., Nikulina, E. N., Trubchanova, N. V. (2016). Identifikatsiya parametrov sistemy upravleniya proizvoditel'nost'yu parogeneratora energobloka AES. Visnyk NTU «KhPI», 15 (1187), 38–44. Available at: http://repository.kpi.kharkov.ua/handle/KhPI-Press/21775?locale=uk
  17. Domnin, I. F., Severin, V. P., Nikulina, E. N. (2014). Chislennye metody analiza i sinteza v radioelektronike. Kharkiv: NTU «KhPI», 164. Available at: http://repository.kpi.kharkov.ua/bitstream/KhPI-Press/43041/3/Book_2014_Domnin_Chislennye_metody.pdf
  18. Nikulina, E. N., Severin, V. P. (2009). Mnogokriterial'niy sintez sistem upravleniya reaktornoy ustanovki putem minimizatsii integral'nyh kvadratichnyh otsenok. Yaderna ta radiatsiyna bezpeka, 12 (2), 3–12. Available at: http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/96764

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-02-25

Як цитувати

Нікуліна, О. М., Северин, В. П., & Коцюба, Н. В. (2022). Параметричний синтез систем управління парогенератора атомної електричної станції. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1(2(115), 77–84. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.253126

Номер

Том 1 № 2(115) (2022): Інформаційні технології. Системи управління в промисловості

Розділ

Системи управління в промисловості

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Olena Nikulina, Valeriy Severin, Nina Kotsiuba

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.