In nuclear power plants, the fault-tolerant controller has been sought to operate components as means of over coming barriers confronting automation, especially in augmenting safely functions. In this paper, a new approach of the controller, fuzzy controller, is proposed here for the steam generator water level control. The fuzzy control is composed of four elements; Fuzzification, Fuzzy control rule, Decision making and Defuzzification.
In fuzzification, nonfuzzy variables are fuzzified into fuzzy variables. In this study, the fuzzy singleton variables are used, because of the facility of implementation and wide use in fuzzy control approach. In the fuzzy control rule part, the control rule is made using th fuzzy set theory, the expert knowledge-base and the control engineer knowledge. That control rule is standard of control action in the fuzzy controller. In this study, the control rule design method is proposed in steam generator water level control. In the decision making part, decision is made using fuzzy control rule, fuzzified controller input, fuzzy set theory and the membership of states. In the defuzzification part, the nonfuzzy output is made using the decision making output. The output is transported into the controlled system input.
For plant simulation, the model of steam generator is based on a simplified transfer function. However, the simplified model has the same magnitude of swell and shrink effects. In this study, the steam generator model is redesigned so that the swell magnitude may be larger than that of shrink.
From the simulation results, the fuzzy control shows that the fuzzy controller can reduce the swell and shrink and be robust at any power. Using fuzzy logics, the knowledge which an expert and a control engineer have about a system model through their experience, training and learning of system operation, is implemented as a controller.
가압경수로 증기발생기 수위제어는 비례-적분 제어기에 의해 이루어지고 있으나 부하 변동에 따라서 전체 시스템의 운전 조건들이 심하게 변하기 때문에 그 실패율이 매우 높다. 특히 저출력에서는 비선형 특성 및 열적 반대현상이 두드러지게 나타난다. 따라서 현재 저출력에서 가능한 제어방법은 운전원에 의한 수동제어(manual control) 방법 뿐이다. 그러나 이 방법은 운전원의 판단 착오와 실수에 의한 제어 실패율이 높아 개선할 필요가 있다.
본 연구에서는 위와 같은 상황을 고려하여 운전원의 경험과 제어전문가의 지식을 기반으로 하여 수동제어를 모사할 수 있는 퍼지제어기(fuzzy controller)를 설계했다. 이를 수치적으로 모사(simulation), 수행하기 위하여 기존의 단순한 증기발생기 모델을 확장 개선한 모델을 사용하였으며, 모델의 개선은 팽창현상(swell)을 수축현상(shrink)보다 크게 설계함으로써 이루어졌다. 이 개선된 모델을 사용하여 수치적으로 모사, 수행한 결과는 저출력에서도 열적 반대현상을 잘 제어 할 수 있었으며, 고출력에서도 좋은 결과를 보여주고 있다. 그러나 실제로 발전소에서 제어기로 사용하기 위해서는 퍼지제어기의 안전성에 관한 연구가 선행되어야 한다.
