Abstract
本研究系用穩健性程序控制(Robust Process Control)的理論對壓水式反應器電廠做多輸入多輸出(MIMO)的控制系統設計。以控制棒的反應度(Reactivity)、蒸汽產生器的飼水流量及蒸汽管的控制閥開度為控制輸入。而以爐心平均溫度、蒸汽產生器的水位及汽機蒸汽流量為控制輸出, 并作為回饋訊號。設計出的系統為具有穩健性功能的對角式(Diagonal)控制器。壓水式反應器電廠模型是由23個非線性一次微分方程式所構成。在85% 功率的穩態工作點作線性化得23階的線性模型。由此線性模型取得之轉換矩陣(Transfer Matrix)為一個3×3的矩陣, 其中每個元素(element) 為23階的轉換函數。為簡化控制器結構, 本研究選用的控制器為對角式, 其部份參數由二階的轉換矩陣求得。此二階轉換函數系用非線上最小平方估計法(off-line least square method)由23階之轉換矩陣取得。此控制器對23階的線性模型作分析滿足結構奇異值(StructureSingular Value)的理論測試, 此測試系針對能夠忍受10%(穩態) 的不準度(Uncertainty)及10% 的干擾(Disturbance) 。再以非線性模型作模擬測試在(1)10%的輸不準度分別於85% 及50% 功率作升載測試,(2)5%蒸汽管輸出干擾下測試控制器的調節性(r-egulation),(3) 加模型不準度作升載測試, 證明該控制器有相當好的表現。此系統及控制器對不準度和擾動的穩健性(Robustness), 在最后能夠用理論加以解釋, 由此能夠了解系統和控制器的特性。本研究使用一簡便之多變元設計方法來設計壓水氏核電廠控制系統, 設計出之控制器結構簡單且符合穩健性。