Optimal Design of the Nuclear Steam Generator Digital Water Level Control System

증기발생기 디지탈 수위조절 시스템의 최적설계

A digital control system for the steam generator oater level control is developed using the optimal control technique. To describe the more realistic situation, a feedwater valve actuator of the first order lag is included in the overall control system. The optimal gains are obtained by the LQ method which imposes the constraints on the feedwater valve motion as well as on the deviation between the input demand signal and the output feedwater. Developed also is a Kalman observer on account of the flow measurement uncertainty at low power. And a digital controller on the feedback loop is designed which makes the system maintain the same stability margins for all power ranges. The simulation results show that the optimal digital system has good control characteristics despite the adverse dynamics of the steam generator at low power.

중기발생기의 수위조절과 관련하여 최적제어이론을 이용한 디지탈 제어시스템을 설계하였다. 우선 급수변을 일차 지연함수로 취급하여 전체 시스템에 포함시킴으로써 보다 실제에 가까운 시스템이 되게 하였다. LQ 방법을 이용하여 급수변의 작동 및 요구신호량과 급수출력과의 차이를 최소화시킬 수 있는 최적 이득상수를 결정하였으며, 아울러 저출력에서의 급수유량 측정이 불확실함을 고려하여 급수신호에 대한 칼만 관측기를 설계하였다. 그리고 전출력 구간에서 일정한 안정여유도를 유지시킬 수 있는 가변상수 디지탈 제어기를 설계하였다. 이러한 제어시스템은 보다 현실적인 상황을 반영하고 있으며 저출력에서 급수와 반대현상을 보이는 중기발생기의 동특성에도 불구하고 만족할만한 제어특성을 보이고 있다.