A Study on the Variable Structure Adaptive Control Systems for a Nuclear Reactor

가변구조 적응제어이론에 의한 원자로부하추종 출력제어에 관한 연구

This paper describes a new method for the design of variable structure model-following control systems(VSMFC). This design concept is developed using the theory of variable structure systems (VSS) and slide mode. The new results are presented on the sliding control methodology to achieve accurate tracking for a class of nonlinear, multi-input multi-output(MIMO), time varying systems in the presence of parameter variations. The design requires little computational effort. The dynamic response is insensitive to parameter variations. The feasibility and the advantages of the method are illustrated by applying it to a 1000 MWe boiling water reactor(BWR). The control is studied in the range of 85%∼90% of rated power for load-following control. A set of 12 nonlinear differential equations is used to simulate the total plant. A 6-th order linear model has been developed from these equations at 85% of rated power. The obtained controller is shown by simulations to be able to compensate for a plant parameter variation over a wide power range.

본 논문은 가변구조모델추종제어(VSMFC)계 설계의 새로운 방법을 고찰한 것이다. 설계 개념은 가변구조계(VSS)와 슬라이드모드 이론을 사용하여 비선형 시변다변수계가 파라미터 변동이 있을지라도 모델추종을 정확히 하게끔 제어측이 가변구조를 갖게 하는 것이다. 본 논문의 방법을 실제 물리계에 적용할 때 컴퓨터 계산시간의 감소와 파라미터변동에 무관한 동적응답을 기대할 수 있다. 이론의 유효성을 밝히기 위해 VSMPC를 1000MWe의 불등경수형 원자로(BWE)에 적용하였다. 즉 원자로의 출력요구가 정격출력의 85∼90% 범위에서 변할 때 부하추종출력제어가 원활히 이루어지는가를 컴퓨터 시뮬레이션하였다. 12개의 비선형미분방정식으로 동특성이 주어지는 원자로에서 6차계 선형모델을 85% 정격치에서 구하고 여러범위에 걸쳐서 부하변동이 있을 때 파라미터변동을 극복하면서도 출력제어를 원활히 하는가를 연구하였다.