The aim of the present work is to investigate the application of the self-tuning control method to water level control in the steam generators of the Pressurized Water Reactor(PWR) nuclear power plant. A well-known generalized self-tuning control algorithm is reviewed and modified to eliminate a steady-state offset error and to facilitate tuning the control system. Then a new algorithm incoporates pole-assignment into the minimum variance strategy with a particular form of cost function. The pole-assignment algorithm enables the stability characteristics of the closed-loop system to be readily specified.
For the computer simulation, the control system design is based on a fourth-order linear ARMAX model ( autoregressive moving average model with auxilary input ). In order to ensure that the low-order model describes the complex real dynamics well enough for control purposes, control parameters are updated on-line with the recursive estimation sequences of the least-squares method.
Weighting polynomials in the pole-assignment controller are also adjusted on-line to keep closed-loop poles at desired locations and to satisfy the requirements of no offset errors and disturbance rejection. The present pole-assignment controller is quite robust and can easily handle unstable non-minimum phase system.
Computer simulation and experimental results confirm the robustness and stability of the present self-tuning control algorithm.
원자력 발전소의 증기발생기에서 수위제어의 실패율이 매우 높다. 그것은 증기발생기가 외부 부하의 변동에 따라 운전조건들이 심하게 변하기 때문인데, 특히 저출력시에는 비선형 특성 및 열적 반대 현상이 두드러지게 나타난다. 따라서, 특정 출력에서의 고정 이득으로 정상 출력 범위를 제어하는 기존의 제어기는 변화하는 운전 조건에 대해 어려움이 있어왔다.
여기에서는 운전 조건의 변화에 대해 적응하며 제어가 이루어 지는 Self-Tuning 제어 이론을 도입하여 제어기를 설계하고, 실제적 모형을 이용하여 수치적 모사를 한후 축소화된 실험 장치로 실제적인 적용가능성에 대해서 실험하였다.
일반화된 Self-Tuning 제어기에서의 정상 상태 오차를 없애고 조정을 쉽게하기 위한 방법이 검토되었다. 또한, 전체 폐-루프 (Closed-Loop)의 극점을 안정한 위치에 지정함으로써 안정성이 주어지는 극점-지정(Pole-Assignment) Self-Tuning 제어기를 설계하였다. 증기발생기의 복잡한 동적 특성을 나타내기 위해 제어 변수들은 최소-자승법(Least-Squares Method)을 사용하여 반복적으로 추정되었다.
일반화된 Self-Tuning 제어기의 경우, 입력 가중치에 대한 민감도가 둔화되어 제어기를 조정하기가 용이했으며 정상 상태 오차가 없어졌지만 심한 부하 동요에 대해서 불안정된 특성을 나타내었다. 극점-지정 제어기의 경우, 극점을 안정된 위치에 지정하였으므로 심한 부하 동요에 대해서도 안정된 특성을 나타내었다.