LMI based robust MPC approach to nuclear steam generator water level
Nükleer buhar jeneratörü su seviyesi için LMI temelli sağlam MPC yaklaşımı
- Tez No: 917910
- Danışmanlar: PROF. WANG JUNLİNG
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Nükleer Mühendislik, Nuclear Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Harbin Engineering University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Buhar jeneratörünün su seviyesi kontrolü nükleer enerji santrali için büyük önem taşır çünkü su seviyesi kontrolünün yetersiz olması reaktörün istenmeyen şekilde kapanmasına ve ciddi kazalara yol açabilir. Nükleer buhar jeneratörünün dinamik özellikleri, nükleer santralin çalışma gücü değiştikçe değişir ve doğrusal olmayan bir davranışa sahiptir. Bu nedenle, nükleer buhar jeneratörünün su seviyesini kontrol etmek zordur. Bu tez, buhar jeneratörünün dinamik özelliklerini ve minimum olmayan faz davranışını göz önünde bulundurarak, Sağlam Model Öngörülü Kontrol (RMPC) tasarımı ile su seviyesinin etkin kontrolünü sağlamayı amaçlamaktadır. RMPC tasarımı Doğrusal Matris Eşitsizliği (LMI) tekniğine dayanmaktadır ve optimizasyon problemi için min-max stratejisi benimsenmiştir. Durum geri beslemeli RMPC ve gözlemci tabanlı çıkış geri beslemeli RMPC olmak üzere iki tasarım yöntemi çalışılmış ve su seviyesi kontrolü için farklı tasarım şemaları kullanılmıştır. İlk olarak, durum geri beslemeli RMPC tek bir kuadratik Lyapunov fonksiyonu kullanılarak tasarlanmış ve daha sonra kısıtlama koşulları altında birçok kuadratik Lyapunov fonksiyonu kullanılmıştır. Belirsiz politopik model ve nominal modelin kombinasyonu olan çoklu model yöntemi benimsenmiştir. Durum geri beslemeli RMPC yaklaşımının son bölümünde yumuşak kısıtlı RMPC çalışılmıştır. İkinci olarak, gözlemci ve kontrolörün ayrı ayrı tasarlandığı ve sağlam kararlılık kriterinin sağlandığı gözlemci tabanlı çıkış geri beslemeli RMPC çalışılmıştır. Gözlemciler çevrimdışı yaklaşım kullanılarak sırasıyla nominal model ve politopik modele dayalı olarak tasarlanmış ve gözlemcilerin performansı değerlendirilerek birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Daha sonra, hem su seviyesi ayar noktasının hem de buhar debisinin değişimi dikkate alınarak su seviyesi izleme kontrolü çalışması gerçekleştirilmiştir. Bu tasarım yaklaşımı için iki kapalı kontrol döngüsü benimsenmiştir. PID kontrolör su seviyesi ayar noktasını izlemek için, RMPC ise buhar debisi değiştiğinde kontrol etmek için kullanılmıştır. Sonuç olarak, simülasyon sonuçları önerilen kontrol yaklaşımlarının buhar jeneratörünün su seviyesini etkin bir şekilde kontrol edebildiğini göstermektedir.
Özet (Çeviri)
The steam generator's water level control is significant for the nuclear power plant since poor water level control may lead to undesirable reactor shutdown and serious accidents. The dynamic characteristics of the nuclear steam generator vary as the operational power of the nuclear power plant changes, and it has non-linear behavior. Therefore, it is difficult to control water level of the nuclear steam generator. This thesis is aiming to achieve effective control of the water level with Robust Model Predictive Control (RMPC) design, considering the dynamic characteristics and non-minimum phase behavior of the steam generator. The RMPC design is based on the Linear Matrix Inequality (LMI) technique and the min-max strategy is adopted for optimization problem. Two design methods, the state feedback RMPC and the observer-based output feedback RMPC, are studied and different design schemes are used for water level control. Firstly, the state feedback RMPC is designed by using a single quadratic Lyapunov function and then several quadratic Lyapunov functions are used under constraint conditions. And the multi-model method that is combination of the uncertain polytopic model and nominal model, is adopted. At the last part of the state feedback RMPC approach, the soft constrained RMPC is studied. Secondly, the observer-based output feedback RMPC is studied, in which the observer and the controller are designed separately and the robust stability criterion is satisfied. The observers are designed based on nominal model and polytopic model respectively by using offline approach, and the performance of the observers are evaluated and compared with each other. Then, considering both the change of the water level set point and the steam flow rate, the water level tracking control study is carried out. Two closed control loops are adopted for this design approach. The PID controller is used to trace the set point of the water level and the RMPC is used to control when steam flow rate changes. Finally, the simulation results demonstrate that the proposed control approaches can effectively control the water level of the steam generator.
Benzer Tezler
- Dayanıklı model öngörülü kontrol
Robust model predictive control
HALİL AKÇAKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. LEYLA GÖREN
- Linear matrix inequality based robust control for multi degrees of freedom hybrid electromagnetic vibration isolation
Çok serbestlik dereceli melez elektromanyetik titreşim izolasyonu için doğrusal matris eşitsizliği tabanlı gürbüz kontrol
BARIŞ CAN YALÇIN
Doktora
İngilizce
2019
Mekatronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. KADİR ERKAN
- Taşıt titreşimlerinin durum ve çıkış türevi geri beslemesi ile doğrusal parametre değişimli dayanıklı kontrolü
Robust linear parameter varying control of vehicle vibrations with state and output derivative feedback
MERT SEVER
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. HAKAN YAZICI
- Stabilization and tracking control of pan-tilt platforms using novel estimators and acceleration based robust control techniques
Özgün kestiriciler ve ivme tabanlı gürbüz kontrol teknikleri kullanılarak pan-tilt platformların stabilizasyon ve izleme kontrolü
SANEM EVREN HAN
Doktora
İngilizce
2017
Mekatronik MühendisliğiSabancı ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜNEL
- İnsansız hava araçları için kazanç ayarlamalı gürbüz kontrol
Gain scheduled robust control of unmanned aerial vehicles
İSMAİL HAKKI ŞAHİN
Doktora
Türkçe
2018
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTOBB Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. COŞKU KASNAKOĞLU