基于鲁棒解耦的多单元模块式小堆系统协调控制方法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    11875218
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    66.0万
  • 负责人：
    魏新宇
  • 依托单位：
    西安交通大学
  • 学科分类：
    A2803.反应堆物理与技术
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2018
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The Multi-Unit Small Modular Reactor (MSMR) has been attracting considerable attention around the world by its economic benefits, safety and multipurpose. The coupled structure of the MSMR with several reactors and turbines makes that its dynamic characteristics and control method are very different with the conventional reactor’s. Therefore, the study of the dynamic characteristics and control method of the MSMR is important and significant. The MSMR with small pressurized water reactor and once-through steam generator is taken as the research object. Firstly, the MSMR simulation platform and its hardware-in-the-loop simulation platform are built by the combination of the theoretical calculation and experiment. Secondly, the load following capability of the single reactor is studied by MSHIM and flexible load. Thirdly, the dynamic characteristics of the MSMR is analyzed and its general laws are revealed. Finally, a hierarchical coordination control system with robust decoupling controller is designed for MSMR, and a general control system design method for the MSMR is proposed. Through the fulfilling of this project, the general laws dynamic characteristics of the MSMR with several reactors and several turbines operated in parallel can be clarified; and the general control system design method for the MSMR can be established. The results have the science significance and engineering value for the research and development of the MSMR.
多单元模块式小堆（Multi-Unit Small Modular Reactor, MSMR）系统具有经济性好、安全性高和多用途性等优点，是核能发展的热点方向之一。多堆供能、多负荷用能的强耦合结构决定了MSMR系统的动态特性与单堆有很大区别，进而对控制方法提出了更高的要求，因此对其控制方法的研究是非常必要的。项目以采用小型压水堆和直流蒸汽发生器的MSMR系统为研究对象，通过仿真计算和模化分析建立计算机仿真平台与半实物仿真平台；通过机械补偿和柔性负荷相结合的方式提高单堆负荷跟踪能力；通过逆奈氏阵列法分析系统的动态特性并设计解耦控制器，揭示系统动态特性的一般规律；设计基于分层的协调控制系统和鲁棒解耦控制器并进行仿真验证，最终建立基于鲁棒解耦的协调控制方法。项目不但有助于明确MSMR系统多堆多负荷并列运行的动态特性，而且能建立这类系统的基本控制方法，对其研发和建设具有重要的科学意义和工程价值。

结项摘要

多单元模块式小堆（Multi-Unit Small Modular Reactor, MSMR）系统是一种新型的核能技术，具有可扩展性和灵活性的优点。然而，MSMR系统复杂，具有强非线性、不确定性和强耦合性的特点，现有的核反应堆系统控制理论满足不了该系统控制需求。因此，以MSMR系统为研究对象，开展了系统在动态特性和运行控制方面的研究。首先，采用模块化建模方法，从物理对象机理出发建立了各模块数学模型，搭建了Simulink计算机仿真平台，同时搭建了包括实物回路、数据采集模块、控制信号输出模块和工控机的半实物仿真平台。其次，基于机械补偿和柔性负荷相结合的方法进行了反应堆负荷跟踪能力的研究。一方面设计了SMR机械补偿控制系统，设计了控制棒的分组和布置，分为价值相对较低的功率控制棒组（M棒组）和价值较高的功率分布控制棒组(AO棒组)；另一方面在负荷侧加入柔性负荷来平缓外界负荷变化，将柔性负荷分为A型和B型，并分别设计了相应的控制系统。然后，基于多变量频域方法进行了MSMR系统的动态特性分析，采用多变量逆奈奎斯特阵列法进行了动态特性分析验证。最后，根据控制任务，设计了采用理想稳态规划的主从控制系统，其中重点为蒸汽母管压力控制和模块间负荷分配控制，建立了MSMR系统协调控制方法。开发的MSMR计算机仿真平台可为后续研究提供模型基础；设计的基于机械补偿和柔性负荷相结合的控制方案，为反应堆提高负荷跟踪能力提供了参考；开展的MSMR动态特性分析方法，揭示了MSMR多堆多负荷并列运行动态特性的一般规律；设计的协调控制方法对MSMR系统的研究和建设具有重要科学意义和工程价值。

项目成果

期刊论文数量（6）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（5）
专利数量（3）
Study on water level control system of natural circulation steam generator
自然循环蒸汽发生器水位控制系统的研究
  • DOI：
    10.1016/j.pnucene.2022.104436
  • 发表时间：
    2022-11
  • 期刊：
    Progress in Nuclear Energy
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Leilei Qiu;Aodi Sun;Haomin Wang;Ru Zhang;Guanfu Jiang;Peiwei Sun;Xinyu Wei
  • 通讯作者：
    Xinyu Wei
Flow measurement method of complex flow in heat exchange casing
换热套管内复杂流动的流量测量方法
  • DOI：
    10.1016/j.flowmeasinst.2020.101812
  • 发表时间：
    2020-09
  • 期刊：
    Flow Measurement and Instrumentation
  • 影响因子：
    2.2
  • 作者：
    Aodi Sun;Leilei Qiu;Xinyu Wei
  • 通讯作者：
    Xinyu Wei
Application of model free active disturbance rejection controller in nuclear reactor power control
无模型自抗扰控制器在核反应堆功率控制中的应用
  • DOI：
    10.1016/j.pnucene.2021.103907
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    Progress in Nuclear Energy
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Sun Aodi;Pu Songmao;He Zhengxi;Xiao Kai;Sun Peiwei;Wang Pengfei;Wei Xinyu
  • 通讯作者：
    Wei Xinyu
Research on the feedwater control of a multimodule once through steam generator parallel system
多模块直流蒸汽发生器并联系统给水控制研究
  • DOI：
    10.1016/j.applthermaleng.2021.117691
  • 发表时间：
    2021-10
  • 期刊：
    Applied Thermal Engineering
  • 影响因子：
    6.4
  • 作者：
    Sun Aodi;Pu Songmao;Jiao Wen;Sun Peiwei;Wei Xinyu
  • 通讯作者：
    Wei Xinyu
Load following of SMR based on a flexible load
基于柔性负载的SMR负载跟踪
  • DOI：
    10.1016/j.energy.2019.06.172
  • 发表时间：
    2019-09
  • 期刊：
    Energy
  • 影响因子：
    9
  • 作者：
    Ma Quan;Wei Xinyu;Qing Junyan;Jiao Wen;Xu Risheng
  • 通讯作者：
    Xu Risheng

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压水堆PCI风险控制策略研究
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  • 项目类别：
    青年科学基金项目

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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