Application of Adaptive Control Theory to Nuclear Reactor Power Control

적응제어 기법을 이용한 원자로 출력제어

The Self Tuning Regulator(STR) method which is an approach of adaptive control theory, is ap-plied to design the fully automatic power controller of the nonlinear reactor model. The adaptive control represent a proper approach to design the suboptimal controller for nonlinear, time-varying stochastic systems. The control system is based on a third­order linear model with unknown, time-varying parameters. The updating of the parameter estimates is achieved by the recursive extended least square method with a variable forgetting factor. Based on the estimated parameters, the output (average coolant temperature) is predicted one-step ahead. And then, a weighted one-step ahead controller is designed so that the difference between the output and the desired output is minimized and the variation of the control rod position is small. Also, an integral action is added in order to remove the steady­state error. A nonlinear M plant model was used to simulate the proposed controller of reactor power which covers a wide operating range. From the simulation result, the performances of this controller for ramp input (increase or decrease) are proved to be successful. However, for step input this controller leaves something to be desired.

적응제어의 한 방식인 자기동조제어(STR) 방식이 비선형 노심 모델의 출력 조정에 적용된다. 적응제어는 비선형, 시변 및 확률(Stochastic) 시스템을 위한 준최적 제어기를 설계하기 위한 적절한 제어 방식이다. 제어계통은 미지의 시변 파라메타를 갖는 3차 선형 모델에 기초한다. 파라메타는 가변 망각계수를 도입한 늑장 최소자승법에 의하여 매시간(Time Step) 순환적으로 평가된다. 평가된 파라메타를 이용하여 한 스텝 먼저 냉자재 평균온도가 예측되고 이 예측된 값과 Setpoint 값과의 차이를 최소화함은 물론, 제어봉의 움직임을 막고자 가중(Weighted) One-step-ahead 제어기가 설계된다. 또한 적분동작이 첨가되어 정상상태 에러가 제거된다. 넓은 운전영역을 포괄하는 비선형 PWR 모델이 원자로 출력 조정을 위한 본 제어기를 시뮬레이션하는데 이용되었다. 시뮬레이션 결과로부터 본 제어기의 성능이 우수한 것으로 판명되었다.