Abstract
壓水式核電廠使用之蒸汽產生器, 其水位在系統分析上屬於非極小相(non-minimumphase)系統。暫態時, 水位有膨脹收縮(shrink & swell)的現象, 此現象若控制不當, 極易影響整個電廠的穩定, 甚至造成跳機。本論文針對蒸汽產生器之水位, 建立一套數學模式, 再基於此模式, 設計可用之飼水控制系統。蒸汽產生器數學模式的建立, 在不失準確性的情況下, 將蒸汽產生器簡化成一組節點, 包括有: 二次側的上降流區(upper downcomer),下降流區(lower downcomer),管束次冷區(tube bundle subcooled region), 管束沸騰區(tube bundle boiling regi-on),上昇/ 汽水分離器(riser/moisture separator)和蒸汽鼓(steam dome)。一次側對應於二次側的管束分成; 熱端次冷區、熱端沸騰區、冷端沸騰區、冷端次冷區。對每個節點依守恆定律, 導出一組非線性一次微分方程式, 以模擬蒸汽產生器的動態。控制器具有穩健性的最大特色在於控制器可排除由模式不準度(model uncertainty)所造成的影響或不穩定性(instability)。 內隱模式控制器則可經由本身的穩定(st-ability), 保證系統閉回路(closed loop) 的穩定, 并且極易線上調整增益值。暫態時由於水位有膨脹收縮的現象, 造成水位控制的困難。控制器的設計即針對此現象, 依穩健性控制理論(Robust Control Theory) 設計內隱模式控制器(internal m-odel controller, IMC),以水位為輸出回授(output feedback) 設計控制器, 以達到追蹤(tracking)和干擾排除(disturbance rejection) 的功用。由於蒸汽產生器是一非線性的系統, 為使適用控制器的設計, 將蒸汽產生器的非線性模式線性化后, 用羅斯逼近法將系統降為6 階的線性系統, 再應用內隱模式控制器的設計方法, 針對系統本身的特性修改控制器, 應用模擬的方法, 驗證控制器的性能。