用于调节核反应堆的操作参数的方法和对应的核反应堆
阅读说明：本技术 用于调节核反应堆的操作参数的方法和对应的核反应堆 (Method for adjusting operating parameters of a nuclear reactor and corresponding nuclear reactor ) 是由 阿兰·格罗塞梯特 洛里·勒马聚里耶 菲力浦·谢弗雷尔 ***·亚勾比 于 2019-02-01 设计创作，主要内容包括：本发明的方法调节操作参数,这些操作参数至少包括堆芯的平均温度(T<Sub>m</Sub>)和轴向功率(AO)不平衡,该方法包括以下步骤：-通过监督器(31)实施预测控制算法来形成核反应堆的控制值的向量(U<Sub>S</Sub>)；-通过调节器(33)实施顺序增益控制算法来形成核反应堆的校正值的向量(u<Sub>K</Sub>)；-通过使用由监督器(31)产生的命令值向量(U<Sub>S</Sub>)和由调节器(33)产生的命令的校正值向量(u<Sub>K</Sub>),形成核反应堆命令的校正值向量(U)；以及-通过使用控制的校正值的向量(U)控制执行器,来调节核反应堆的操作参数。(The method of the invention adjusts operating parameters that include at least the average temperature (T) of the core m ) And an axial power (AO) imbalance, the method comprising the steps of: -forming a vector (U) of control values of the nuclear reactor by implementing a predictive control algorithm by means of a supervisor (31) S ) (ii) a -forming a vector (u) of correction values of the nuclear reactor by implementing a sequential gain control algorithm by means of a regulator (33) K ) (ii) a -by using a vector of command values (U) generated by a supervisor (31) S ) And a commanded correction value vector (u) generated by the regulator (33) K ) Forming a correction value vector (U) of the nuclear reactor command; and-adjusting an operating parameter of the nuclear reactor by controlling the actuator using the vector (U) of corrected values of the control.)
【技术领域】
本发明涉及核反应堆的操作参数的调节。
【背景技术】
考虑到法国能源结构中核能的大份额，可再生能源(风和太阳能)大量引入到电网中引起了对能源生产灵活性的额外需要，由此影响核反应堆。灵活性反映了电力生产单元适应其生产的能力。可再生能源具有随时间或取决于气候不确定性而间歇的特性。在没有大容量储能系统的情况下，这种灵活性的增加引起了对调节传统发电机(包括法国的核反应堆)可用的功率的需求增加。
另外，必须根据非常具有限制性的多目标规范进行核反应堆的操作参数的调节。特别地，调节系统必须使操作参数的变化最小化，并使执行器上的应力最小化。目前，核反应堆的调节系统是基于PID的。然而，它们只能以非常不完善的方式考虑这些最后的约束。
【
发明内容
】在这种情况下，根据第一方面，本发明旨在提出一种调节核反应堆的操作参数的方法，该方法提供了额外的灵活性，同时允许符合非常具有限制性的多目标规范。
为此，本发明涉及一种调节核反应堆的操作参数的方法，这些操作参数至少包括堆芯的平均温度和轴向功率不平衡，方法包括以下步骤：
-获取至少一个输入的当前值；
-获取输出向量的当前值，输出至少包括操作参数；
-使用至少一个输入的当前值，形成输出的向量的参考值；
-至少使用至少一个输入的所述当前值和输出的向量的当前值，通过监督器实施预测控制算法来形成核反应堆的控制值向量；
-使用输出的向量的当前值和输出的向量的参考值，通过调节器实施顺序增益控制算法来形成核反应堆命令的校正值向量；
-使用由监督器形成的命令值向量和由调节器形成的命令的校正值向量，形成核反应堆命令的校正值向量；以及
-通过使用命令的校正值的向量控制执行器，来调节核反应堆的操作参数。
调节过程还可以具有单独或以任意技术上可能的组合考虑的以下特性中的一个或多个：
-核反应堆包括：
*槽；
*堆芯，该堆芯包括多个核燃料组件，放置在槽中；
*堆芯反应性控制束以及机构，这些机构被配置为在***到堆芯中的方向上或在从堆芯抽出的方向上移动每个束；
*一次堆芯冷却回路，一次冷却剂在该一次堆芯冷却回路中循环，该一次堆芯冷却回路包括在槽中刺穿的冷分支和热分支，并且一次冷却剂分别通过冷分支和热分支进入槽和离开槽；
*注入回路，该注入回路被配置为选择性地将中子毒物或没有中子毒物的稀释剂流体注入到一次传热流体中；
控制包括控制束的至少一个移动速率和中子毒物或稀释剂流体的至少一个注入速率；
-束分组移动，一个或多个组被集合在第一集合中，命令包括第一集合的组的至少一个移动速率；
-其他组一起被分组在第二集合中，除了第一集合的组的移动速率之外，命令还包括第二集合的组的至少一个移动速率；
-第一集合的组顺序地移动；
-第一集合仅具有一个组；
-操作参数还包括第一集合的组的***位置；
-核反应堆包括通过一次回路供应有蒸汽的一个或多个涡轮机，至少一个输入是核反应堆的涡轮机所需的功率；
-由核反应堆的涡轮机供应的功率包括根据预定程序(例如预定至少一天的时段)编程的功率和功率扰动，输出的向量的参考值通过单独使用所述编程的功率来确定；
-除了操作参数之外，输出还包括热支路中的一次冷却剂的温度和堆芯的热功率；
-顺序增益控制算法包括多个线性调节器，每个线性调节器针对核反应堆的特定操作点而确定，所述操作点优选地交错，以覆盖范围从核反应堆的标称功率的25％至100％的核反应堆的功率范围；
-每个操作点由组的第一集合的所确定***位置表征；
-每个线性调节器以以下形式表达：
uK＝Kp(s)y1+Ki(s)y2其中，y1＝y且y2＝z
其中，Kp和Ki是增益矩阵，s是拉普拉斯(Laplace)变量，y是输出向量的当前值与输出向量的参考值之间的输出偏差向量，z是待检查的操作参数向量的当前值与待检查的操作参数向量的参考值之间的操作参数偏差向量，并且uK是命令的校正值的向量；
-方法包括以下步骤：获得线性调节器，对于每个线性调节器，该步骤包括以下子步骤：
*通过在对应的操作点处对核反应堆的非线性模型进行线性化来形成核反应堆的线性化模型，线性化模型使以下内容相关：
■一方面的输出偏差向量和操作参数偏差向量与
■至少一个输入的至少一个干扰、控制值向量的干扰、输出偏差向量的干扰以及其它地方的控制值的校正值向量的干扰；
由此，线性化模型和线性调节器形成用于所述***位置的环路系统；
*确定针对至少一个输入的预定干扰或命令的值的向量的预定干扰或输出偏差向量的预定干扰待观测的核反应堆的操作约束；
*将每个操作约束转化成针对以下内容之间的传递函数要遵守的数字条件：
■一方面，至少一个输入的干扰、或控制值向量的干扰、或输出偏差向量的干扰，与
■另一方面，操作参数中的一个的当前值与所述操作参数的参考值之间的差、或输出中的一个的当前值与所述输出的参考值之间的差、或
命令的校正值中的一个；
*确定增益矩阵Kp和Ki的增益，所述增益通过优化算法来确定，以便针对对应操作点至少稳定环路系统，并且满足与所有操作约束对应的数字条件；
-考虑以下操作约束中的一个或多个来获得至少对于干扰待观察的线性调节器，该干扰是涡轮机需求的核反应堆的标称功率PN的±P％的功率阶跃，P在5％至15％之间：
*Tm的当前值与参考值Tm,ref之间的差位于
*AO的当前值与参考值AOref之间的差δAO位于-ΔAOmax与ΔAOmax之间；
*束的移动速率小于
*中子毒物浓度的变化小于是由以流速注入中子毒物引起的一次回路中的中子毒物浓度的增加速率；
-所述一个或多个操作约束转化成以下数字条件中的一个或多个：
其中，是所述功率阶跃与束的移动速率之间的传递函数，其中，
-考虑以下操作约束来获得至少对于干扰待观察的线性调节器，该干扰是涡轮机请求的核反应堆的标称功率PN的±P％的功率阶跃，P在5％至15％之间：
*Pbank的当前值与Pbank,ref的参考值之间的差δPbank位于与
-所述操作约束转化成以下数字条件：
-考虑以下操作约束来获得线性调节器：
*干扰引起操作参数的最小变化，该干扰是涡轮机需求的核反应堆的标称功率PN的±P％的功率阶跃，P在5％至15％之间；
-所述约束转化成以下数字条件：
其中，K表示增益矩阵Kp和Ki，Ω表示稳定环路系统的增益矩阵集合，是所述功率阶跃与操作参数偏差向量之间的传递函数，Wz是预定的频率加权矩阵；
-每个线性化模型使用以下方程来考虑与中子毒物的注入相关联的延迟：
其中，Cb是一次回路或每个一次回路中的中子毒物的浓度；uQ是由用于以流速Qbor注入中子毒物的命令而引起的增加一次回路中的中子毒物浓度的命令；
-在确定的操作点处，通过优化算法来确定增益矩阵Kp和Ki的增益，以便针对所述确定的操作点来稳定环路系统，并且针对至少两个相邻的确定的操作点来稳定环路系统，同时满足与所有操作约束对应的数字条件；
-监督器的预测控制算法使用核反应堆的所述非线性模型。
根据第二方面，本发明涉及一种核反应堆，该核反应堆包括：
-堆芯和用于调节堆芯的操作参数的组件，这些操作参数至少包括堆芯的平均温度和轴向功率不平衡，核反应堆还包括：
*获取单元，该获取单元具有至少一个输入的当前值；
*装置，该装置用于获取输出的向量的当前值，输出至少包括操作参数；
-调节组件包括：
*模块，该模块用于使用至少一个输入的当前值，形成输出的向量的参考值；
*监督器，该监督器被编程为至少使用至少一个输入的所述当前值和输出的向量的当前值，通过实施预测控制算法来形成核反应堆的控制值向量；
*调节器，该调节器被编程为使用输出的向量的当前值和输出的向量的参考值，通过实施顺序增益控制算法来形成核反应堆控制的校正值向量；
*模块，该模块用于使用由监督器形成的命令值向量和由调节器形成的命令的校正值向量，形成核反应堆命令的校正值向量；以及
*模块，该模块用于通过使用命令的校正值的向量(U)控制执行器，来调节核反应堆的操作参数。
核反应堆还可以具有单独或以任意技术上可能的组合考虑的以下特性中的一个或多个：
-核反应堆包括：
*槽；
*堆芯，该堆芯包括多个核燃料组件，放置在槽中；
*堆芯反应性控制束以及机构，这些机构被配置为在***到堆芯中的方向上或在从堆芯抽出的方向上移动每个束；
*一次堆芯冷却回路，一次冷却剂在该一次堆芯冷却回路中循环，该一次堆芯冷却回路包括在槽中刺穿的冷分支和热分支，并且一次冷却剂分别通过冷分支和热分支进入槽和离开槽；
*注入回路，该注入回路被配置为选择性地将中子毒物或没有中子毒物的稀释剂流体注入到一次传热流体中；命令包括控制束的至少一个移动速率和中子毒物或稀释剂流体的至少一个注入速率；
-调节组件被配置为使束分组移动，一个或多个组被集合在第一集合中，控制包括第一集合的组的至少一个移动速率；
-其他组一起被分组在第二集合中，除了第一集合的组的移动速率之外，命令还包括第二集合的组的至少一个移动速率；
-第一集合的组顺序地移动；
-第一集合仅具有一个组；
-操作参数还包括第一集合的组的***位置；
-核反应堆包括通过一次回路供应有蒸汽的一个或多个涡轮机，至少一个输入是核反应堆的涡轮机所需的功率；
-由核反应堆的涡轮机供应的功率包括根据预定程序(例如预定至少一天的时段)编程的功率和功率扰动，输出的向量的参考值通过单独使用所述编程的功率来算出；
-除了操作参数之外，输出还包括热支路中的一次冷却剂的温度和堆芯的热功率；
-顺序增益控制算法包括多个线性调节器，每个线性调节器针对核反应堆的特定操作点而确定，所述操作点被缩放，以覆盖范围从核反应堆的标称功率的25％至100％的核反应堆的功率范围；
-每个操作点由组的第一集合的所确定***位置表征；
-每个线性调节器以以下形式表达：
uK＝Kp(s)y1+Ki(s)y2其中，y1＝y且y2＝z
其中，Kp和Ki是增益矩阵，s是拉普拉斯变量，y是输出向量的当前值与输出向量的参考值之间的输出偏差向量，z是待检查的操作参数向量的当前值与待检查的操作参数向量的参考值之间的操作参数偏差向量，并且uK是命令的校正值的向量。
【附图说明】
本发明的其他特性和优点将参照附图仅以指示的方式且非限制性地从下面给出的详细描述显现，附图中：
图1是本发明的调节方法的示意性表示；
图2是其中可能实施图1的方法的核反应堆的示意性表示；
图3是对于从T模式适配的调节方法的变型，用于***第一集合的组的序列的示意性表示；
图4示意性地例示了顺序增益调节器和监督器之间的差异；
图5是顺序增益控制算法的示意性表示；
图6是用于获得顺序增益控制算法的线性调节器的步骤的示意性表示；
图7是用于获得图6的线性调节器的步骤的阶跃干扰信号的图形表示；
图8是例示了线性调节器按区域确定的另选实施方式的示意性表示；
图9是监督器的示意性表示；
图10是当反应堆在频率控制下操作时的涡轮机所需功率的演变的图形表示；
图11是在图10的操作情况下仅由监督器获得的性能的图形表示；
图12至图19是对于以5％PN/min形成100％-60％-100％PN斜坡的涡轮机所需功率，用本发明的方法获得的结果的图形表示；
图20至图26是对于形成下降功率阶跃100％-90％PN的涡轮机所需功率，用本发明的方法获得的结果的图形表示；
图27至图33是对于利用频率调节以5％PN/min形成100％-70％PN斜坡的涡轮机所需功率，用本发明的方法获得的结果的图形表示。
【
具体实施方式
】
图1中示意性表示的方法旨在调节图2中用图解法表示的核反应堆1的操作参数。
核反应堆1包括：
-槽3；
-堆芯5，该堆芯包括多个核燃料组件，放置在槽3中；
-用于控制堆芯的反应性的束7以及机构9，这些机构9被配置为在***到堆芯5中的方向上或在从堆芯5抽出的方向上移动每个束7；
-用于冷却堆芯5的一次回路10，一次冷却剂在该一次回路中循环，该一次回路包括在槽3中刺穿的冷分支11和热分支13，并且一次冷却剂分别通过冷分支和热分支进入槽3和离开槽3；
-注入回路15，该注入回路被配置为选择性地将中子毒物或没有中子毒物的稀释剂流体注入到一次传热流体中。
中子毒物通常是硼。稀释剂流体通常为水。
通常，一次回路10包括一个或多个环路，每个环路具有热支路和冷支路。
核反应堆1包括通过一次回路10供应有蒸汽的一个或多个涡轮机17。
核反应堆1通常是PWR(压水堆)。它包括用于一次回路10的每个环路的蒸汽发生器19。每个环路将闭合回路中的槽3连接到关联的蒸汽发生器19的一次侧。此外，核反应堆1包括在闭合回路中将蒸汽发生器19或每个蒸汽发生器的二次侧连接到关联的涡轮机17的二次回路21。涡轮机17驱动交流发电机23。
作为变型，一次传热流体可直接驱动每个涡轮机。
核反应堆1还包括堆芯的25个控制操作参数的集合，通常称为堆芯控制(CoreControl)。调节组件25包括例如由处理器和与处理器关联的存储器(未示出)形成的信息处理单元。作为变型，调节组件25以诸如FGPA(现场可编程门阵列)的可编程逻辑部件的形式生产，或者以诸如ASIC(专用集成电路)的专用集成电路的形式生产。
调节组件25被配置成通过功能组移动束7。同一组的束一起移动，并且总是全部处于相同的***位置。
有利地，这些组被分成一个或多个集合。组的分布及其使用取决于核反应堆的控制模式。
在某些控制模式中，若干个组被集合在第一集合中。
在这种情况下，第一集合的组通常被顺序地移动。这意味着它们一个接一个地***，具有预定的重叠，如下所述。另选地，重叠可以是可变的。
根据另选实施方式，第一集合的所有组一起移动。这被理解为意味着它们总是全部处于相同的***位置并一起移动。
在其它控制模式中，第一集合仅具有一个组。
在一些控制模式中，其他组被集合在第二集合中。
在这种情况下，第二子集的组通常一起移动。
在其它控制模式中，所有组被聚集在第一集合中，并且没有第二集合。
在另一些控制模式中，除了第一和第二集合之外，某些组被聚集在第三集合中。
在所有情况下，调节组件以协调的方式(顺序地、共同地等)移动同一组件的组。调节组件移动组件或每个组件的组，以控制反应堆的操作，特别是调节操作参数。
下面详细描述控制模式的几个示例，分别由模式T、G和A启发。
在受T模式启发的特别适合于欧洲加压反应堆(EPR)的控制模式中，组被分成两个集合：
-第一集合，称为Pbank；
-第二集合，称为Hbank。
第一集合特别适合于检查平均温度Tm。第二集合Hbank特别适合于检查轴向偏移AO。
第一和第二集合具有可变的组成，如下。
例如，控制束7被分组为5组P1至P5。
如图3所示，组P1至P5如下组成Pbank和Hbank组：
-在反应堆的100％标称功率PN下，Pbank由P1组成，并且Hbank由P2至P5组成。Pbank比Hbank***得稍微多一点。
-当功率降低到85％PN时，***Pbank，以便将平均温度控制到其参考值。效力的降低导致由Hbank控制的AO的变化。
-功率继续降低。当P1与P2之间的距离等于两组束之间的最大间距(堆芯高度的一半)时，P2从Hbank组分离并传入Pbank组中。然后***P1。
-当功率继续降低时，Pbank继续被***。当达到P2与P3之间的最大距离时，P3传入Pbank中并被***，以此类推P4。
如果控制束被分组成不同数量的束，则序列将是相同的。
由此，第一集合Pbank的组顺序地移动。第二Hbank集合的组一起移动。
术语“第一Pbank集合的位置”在这里被理解为意指属于第一集合的组的累积位置。该位置被表示为Pbank。
例如，位置使用以下方程来计算：
Pbank＝min(P4,214)+min(P3,214)+min(P2,214)+P1
其中，P1、P2、P3以及P4分别表示组P1至P4的位置。为束组的堆芯中部位置(mid-core position)选择值214。该位置以从组的最大***位置开始的抽出步数表达。
第二集合Hbank的位置在这里意指组P5的位置，该组从未整合到第一Pbank集合中。
在受G模式启发的第二控制模式中，组被分成两个集合：
-第一集合包括由黑色束(即非常具有吸收性的束)形成的单个组，R组；
-被称为用于功率补偿组的PCG的第二集合由组G1和G2(G用于灰色束)以及组N1和N2(N用于黑色束)组成。灰色束比黑色束的吸收性相对较低。
该第二子集的组被顺序地***。有利地，它们根据涡轮机所需的电功率而***。
在该第二控制模式中，AO有利地主要通过注入中子毒物或稀释剂来控制。
在受模式A启发的第三控制模式中，功能组全部被一起分组在第一集合中，这里由首字母缩略词DCBA表示。
这通常由四个组A、B、C和D组成，它们像Pbank一样依次拟合。
第一集合特别适合于控制平均温度Tm。
在该第三控制模式中，AO有利地主要通过注入中子毒物或稀释剂流体来控制。
要控制的操作参数至少包括堆芯的平均温度Tm和轴向功率AO不平衡。
平均堆芯温度Tm在此定义为Tf与Tc之间的平均值，Tf和Tc为在堆芯3的出口处和堆芯3的入口处(即热支路13和冷支路11处)的一次冷却剂的温度。
当一次回路具有若干环路时，例如考虑一次回路的热支路和冷支路的平均温度。
轴向功率不平衡AO利用以下关系式表达：
AO＝(FH-FB)/(FH+FB)
其中，FH和FB分别是堆芯上部和下部的中子通量。
有利地，要检查的操作参数还包括第一集合的组的位置Pbank。
至少对于控制反应堆的第一模式通常是这种情况。
这相当于控制操作参数Pmax，即通过将组快速抽出到它们的最大抽出位置可以达到的最大功率。
实际上，Pmax有利地被转换到Pbank组的参考位置，这使得可以补偿电源故障。因此，控制Pmax相当于根据作为堆芯的功率和操作者希望能够返回的功率的函数而确定的***曲线来控制Pbank组的位置。例如，100％PN的Pmax意味着Pbank组的位置使得可以仅通过抽出Pbank组就可以返回到100％PN。
对于控制反应堆的第二和第三模式，第一集合的组的位置通常不是要控制的操作参数的一部分。这些参数仅包括Tm和AO。
如图1所示，调节过程考虑至少一个输入和几个输出。
输入被定义为预测的路径，或者被定义为应用于控制过程的附加约束或约束修改。
至少一个输入通常是核反应堆的涡轮机所需的功率。
通常，由核反应堆的涡轮机17供应的功率包括两个分量：根据预定程序的编程功率DU和功率干扰dp。例如，编程功率被预先确定至少一天的时段。功率干扰例如对应于在一次回路或二次回路的操作中进行的调节、电荷储备步骤等。
根据另选实施方式，术语涡轮机或核电反应堆所需的功率被理解为意指编程的功率DU。
根据另一变型实施方式，术语“从核反应堆的涡轮机请求的功率”被理解为意指供应的功率DP，其中DP＝DU+dp。
除了涡轮机所需的功率之外或代替涡轮机所需的功率，至少一个另选输入包括以下输入中的一个或多个：
-Pbank组的最大编程***；
-加宽物理参数的授权变化范围，该物理参数例如为平均堆芯温度或轴向功率AO不平衡；
-执行器性能(控制单元的***速度、硼或蒸馏水的注入速率)的劣化。
该列表不是穷举的。
除了操作参数之外，输出优选地还包括热支路13中的一次冷却剂的温度Tc和堆芯的热功率Pk。
为了允许调节，核反应堆1包括：
-至少一个输入的当前值的获取单元27；
-输出的向量的当前值的获取单元29。
核反应堆1包括控制系统，该控制系统配备有一组传感器，这使得可以访问以下量的当前值：Tc、Tf、AO、堆芯的功率PK以及Pbank。
控制系统还可以提供DU并且配备有用于访问DP的传感器。
获取单元27被配置为直接从控制系统获取涡轮机所需的功率的当前值。
获取单元29被配置为直接从控制系统获取某些输出的当前值，特别是Tc、AO、PK以及Pbank。获取单元29被配置为从由控制系统提供的值(特别是Tm)计算其它输出的当前值。
获取单元27和29例如是调节组件25的模块或者直接通知调节组件25。
在调节过程中，通过向执行器给出命令来调节操作参数。
这些命令有利地包括控制束的至少一个移动速率Vbarres以及中子毒物或稀释剂流体的至少一个注入速率。
在某些控制模式(例如第一控制模式)中，控制束的至少一个移动速率Vbarres通常包括第一Pbank集合的组的移动速率和第二Pbank集合的组的移动速率。
这些速率对应于如上定义的第一Pbank集合的位置和如上定义的第二Hbank集合的位置随时间的导数。
分别注释这些速率vPbank和vHbank。
在其它控制模式(例如，第二和第三控制模式)中，控制束的至少一个移动速率Vbarres通常对应于第一集合的组的移动速率。
中子毒物或稀释剂流体注入速率通常被表达为一次冷却剂中的中子毒物浓度的变化速率，表示为uQ。在其它情况下，它以注入到一次冷却剂中的质量流率的形式表示，表示为Qbor或Qdil。
命令由调节组件25产生，该调节组件将命令传输到执行器。执行器是束的驱动机构9、以及中子毒物或稀释剂流体的注入回路15。
调节过程被设计成符合规范，即多个目标。将仅针对第一控制模式描述这些约束。
堆芯控制受到授权操作域的约束，在该授权操作域中，必须维持操作参数与它们的参考的偏差。该域由极限条件操作(LCO)定义，即每个受控操作参数(即，Tm、AO以及Pbank)相对于它们的参考的上限和下限。
我们通过以下内容定义这些参考：
Tm,ref为平均温度参考
AOref为AO参考
Pbank,ref为Pbank组的位置参考
待检查的参数针对它们的参考的偏差由以下内容给出：
ΔTm与其参考的平均温度偏差
ΔAO为AO与其参考的偏差
ΔPbank为Pbank与其参考的位置差。
然后我们定义操作域的极限，诸如：
ΔAO∈[-ΔAOmax,ΔAOmax]
这些参数的典型值例如为：
ΔAOmax＝5％AO
堆芯控制必须帮助实现对反应堆的灵活性要求，例如：
对日常需求变化的适应(负荷监测)
负荷斜坡：±5％/min PN的25％与100％之间的PN
对实时需求变化的适应(频率控制)
一次：1％/s下的±5％PN
二次 1％/min下的±5％PN
对网络干扰的适应(备转容量)
阶跃：30％PN与100％PN之间的±10％PN
堆芯控制的目的是保持输出被控制在上面限定的授权操作范围内，而不管上面指定的功率变化如何。
最大授权需求定义如下：
控制束在以下位置的饱和：
最小位置：
最大位置
最小速度：
最大速度：
中子毒物注入/稀释的最大和最小速率：
最小中子毒物流速：
最大中子毒物流速：
最小稀释剂流体流速：
稀释剂流体的最大流速：
最小浓度：
调节器必须具有鲁棒性的保证：
最小模量裕度、裕度：Mm＝0.5
要控制的输出的参考取决于堆芯的操作。它们定义如下：
参考温度Tm,ref是核反应堆功率的函数。它作为涡轮机请求的功率的函数在预定曲线上直接读取。这里，我们考虑至少一个输入的当前值。
参考轴向功率不平衡AOref被周期性地更新，例如每月一次，以考虑堆芯的耗尽。它直接由核反应堆的操作员提供，并且在两次更新之间被认为是恒定的。
Pbank子组件的参考位置Pbank,ref是核反应堆的功率的函数。它作为涡轮机所需功率的函数在预定曲线上直接读取。该参考位置以累积位置给出。
现在将详细描述用于第一控制模式的调节操作参数的方法。
该过程被设计成考虑核反应堆堆芯的控制具有特定特征的事实。
反应堆具有不同的动力学，即慢和快两者。与氙关联的动力学非常慢(具有小时的量级)，而与功率和温度关联的动力学相当快(具有十秒的量级)。
在整个操作域上，堆芯的行为是高度非线性的，这主要是由于将束组***到堆芯中。在最大功率(100％PN)与中间功率(例如60％PN)之间，束组对要控制的各种操作参数的影响大幅变化。我们甚至观察到在堆芯的某些区域中的执行器的效果的反转。
在控制问题中考虑的中子毒物执行器具有显著的延迟：300秒。虽然人们试图控制的系统相对较慢(总体数量级：10秒)，但该量级的延迟对于调节是显著的。
上述规范包含大量约束，包括时间约束，传统控制技术通常难以考虑这些约束。
目前，各个电力生产单元接收日负荷变化程序。因此，该程序是预先已知的。然而，我们当前没有利用该信号来预测未来命令。在本控制方法中，可以考虑该信号的未来变化以便命令的形成。
为了应对上面指出的困难，调节方法实施分级控制策略。
方法包括以下步骤：
-获取至少一个输入的当前值DU、DP；
-获取输出向量的当前值Y；
-使用至少一个输入信号的当前值DU、DP，形成输出的向量的参考值Yref；
-至少使用至少一个输入的所述当前值DU、DP和输出的向量的当前值Y，通过监督器31实施预测控制算法来形成核反应堆的命令值向量US；
-使用输出的向量的当前值Y和输出的向量的参考值Yref，通过调节器33实施顺序增益控制算法来形成核反应堆控制的校正值向量uK；
-使用由监督器31产生的命令值向量US和由调节器33产生的命令的校正值向量uK，形成核反应堆命令的校正值向量U；以及
-通过使用控制的校正值的向量uK控制执行器，来调节核反应堆的操作参数。
如上所述，至少一个输入通常是涡轮机所需的功率。这通常对应于例如由预先已知的负荷监测程序提供的编程功率。
另选地，它是由以下方程给出的涡轮机的实际功率，这里表示为DP：DP＝Du+dP。
除了涡轮机所需的功率之外或代替涡轮机所需的功率，至少一个另选输入包括上面列出的输入中的一个或多个。
有利地，输出向量的参考值Yref仅由编程功率Du确定。因此，参考值Yref不被认为是随机(即由dP给出)的功率变化所修改。
输出向量的参考值Yref如下：
zTc,ref是参考热分支温度。它在预定曲线上读取，直接给出作为至少一个输入的当前值的函数的Tc,ref。
Tm,ref、AOref以及Pbank,ref如上所述而确定。
是基准堆芯功率。它被认为等于涡轮机所需的功率。
校正命令(即给予执行器的命令)的向量U通过将由监督器31产生的命令值的向量US和由调节器33产生的命令的校正值向量uK相加而获得：U＝US+uK
输出向量的当前值Y如下：
Y＝(Tc Tm AO PK Pbank)T
Y如上所述而获得。
监督器33将向量Y视为输入，被定义为输出向量的当前值Y与输出向量的参考值Yref之间的差：
y＝Y-Yref，其中，y＝(δTc δTm δAO δPK δPbank)T。
顺序增益调节器33解决了以下问题：
-通过先验地确保各个操作点周围的良好性能，特别是用于抵制与频率调节关联的干扰，来确保系统的精密控制。
-通过随着操作进行而使组成反应堆的增益适应，在整个操作范围内控制反应堆。
-局部地在操作点周围保证鲁棒性(多目标方法)。
-考虑在规范中施加的大量命令约束。
然而，对于在这里情况就是这样地呈现大非线性的系统，顺序增益调节器可能表现出较差的性能。实际上，它是在线性化模型的基础上在各个操作点处合成的。然而，线性化模型的使用可能缺乏全局非线性模型的代表性。缺点是，由该调节器采取的轨迹可能远离总体行为的最佳路径。图4比较了顺序增益调节器采用的路径(虚线)与预测控制算法采用的路径(实线)。它例示了顺序增益调节器不考虑跟踪路径的总体约束的事实，而预测控制将考虑这些总体约束。
顺序增益调节器是结构化调节器，优选地是多变量PI类型。
调节器的顺序有利地位于第一Pbank子集的位置。换言之，调节器31包括一组线性调节器，各个线性调节器针对预定工作点，即针对第一Pbank集合的预定***位置确定。
用于合成线性调节器的核反应堆模型，也称为LTI(线性时不变)，是围绕预定操作点线性化的非线性点模型。它不模拟氙。事实上，由于氙在面对其它状态的变化时非常慢，所以多目标调节器将不具有预测它的任务，该任务专用于监督器。
另外，该模型是在一组局部LTI调节器上合成。因此，模型不从用于大功率振幅变化(例如，负荷变化)的非线性模型的良好代表性中获益。
监督器31使用与用于合成调节器33的线性调节器的反应堆的非线性点模型相同的非线性点模型来实施预测控制算法，该控制技术应对上述大量问题：
-它通过使用系统的潜在非线性模型来组合控制系统而不管其动力学(慢：氙，和/或快：温度)的能力。
-它允许考虑延迟，甚至是长延迟，特别是中子毒物的注入。
-另外，如果预先知道负荷监测程序，则它通过在给定程序的情况下计算最佳路径来预期行为。
最后，调节器的路径将在系统的整体行为上被优化，而不是如仅具有顺序增益的调节器的情况那样在本地被优化。
然而，像任何有限时域非线性预测控制算法一样：
-它不具有任何鲁棒性保证。
-它在被称为“无采样”的定义时间范围内计算固定命令。根据可用的计算能力、预测时域和所使用的模型的复杂度，该采样间隔可能较大。在这种情况下，监督器不具有使其命令适应以抵制任何计划外的干扰的能力。事实上，如果这些干扰比采样步快，则在该步上具有固定命令的监督器将不能够足够快地使其命令适应以抵制干扰。在这种情况下，由于频率设置而引起的功率变化可能造成问题。事实上，功率变化是随机且快速的。
由此，本发明的中心思想是将预测控制算法和具有顺序增益的多目标调节器相结合。一者的优点使得可以至少部分地补偿另一者的弱点，如下表中强调的。
由此，调节器33的顺序增益控制算法包括多个线性调节器，每个线性调节器针对核反应堆的特定操作点而确定。
所述操作点交错以覆盖从核反应堆的标称功率的25％到100％的核反应堆功率范围。
在第一控制模式中，每个操作点由组的第一集合的所确定***位置Pbank表征，通常由位置Pbank唯一地表征。
另选地，除了或代替组的第一集合的确定的***位置Pbank，每个操作点还可以由下面的一个或多个物理参数表征：
-反应堆的功率水平；
-Hbank组的***位置；
-硼浓度；
-在堆芯的入口和出口处的一次冷却剂的温度；
-一次流体流。
例如，每个线性调节器以图5例示的以下形式表达：
uK＝K(s).y＝Kp(s)y1+Ki(s)y2其中，y1＝y且y2＝z
其中，Kp和Ki是增益矩阵，s是拉普拉斯变量，y是输出向量的当前值Y与输出向量的参考值Yref之间的输出差向量，z是待检查的操作参数向量的当前值与待检查的操作参数向量的参考值之间的操作参数偏差向量，并且uk是命令的校正值的向量。
不同的向量组成如下：
因此，我们定义矩阵KP和KI如下：
并且
方法包括以下步骤：获得线性调节器，对于每个线性调节器，该步骤包括以下子步骤：
-通过在对应的操作点处对核反应堆的非线性模型进行线性化来形成核反应堆的线性化模型，线性化模型使以下内容相关：
-一方面的输出偏差向量和操作参数偏差向量，
-另一方面，至少一个输入的干扰dp、命令的校正值向量的干扰dU、输出的偏差向量y的干扰dy、以及命令的校正值向量uK中的至少一个，线性化模型和线性调节器形成用于所述***位置的环路系统(图6中例示)；
-确定针对至少一个输入的预定干扰dp或命令的校正值的向量U的预定干扰dU或输出的偏差向量y的预定干扰dy待遵守的核反应堆的操作约束；
-将每个操作约束转化成针对以下内容之间的传递函数要遵守的数字条件：
-一方面，至少一个输入DU的干扰dp、或校正的命令向量U的干扰dU、或输出的偏差向量y的干扰dy与
-另一方面，操作参数中的一个的当前值与所述操作参数的参考值之间的差、或输出中的一个的当前值与所述输出的参考值之间的差、或命令的校正值中的一个；
-确定增益矩阵Kp和Ki的增益，所述增益通过优化算法来确定，以便针对对应***位置至少稳定环路系统，并且满足与所有操作约束对应的数字条件。
优化算法通常是不平滑的。
核反应堆的非线性模型如下：
ρ(t)＝ρdop(t)+ρbarres(t)+ρmod(t)+ρbore(t)+ρXe(t)
其中，
并且d＝Pturb
关于中子毒物的延迟由以下关系式表达：
τAO是AO时间常数
τbc是热分支时间常数
τbf是冷分支时间常数
τco是堆芯时间常数
τGV是GV时间常数
c是堆芯中的前驱体浓度
Cb是硼浓度
CP是一次回路中的水的比热容
Kn是功率转换系数
n是堆芯中的中子密度
QP是一次回路水流
是GV水平下的冷分支温度
ρ是反应性
KdopKcKfKPKHKCB是根据堆芯的状态变化并引入非线性的系数。
线性化根据任何合适的方法来进行，例如通过对包括讨论中的操作点周围的非线性的方程执行泰勒(Taylor)展开。
在操作点周围的线性化模型看起来如此：
ρ(t)＝ρdop(t)+ρbarres(t)+ρmod(t)+ρbore(t)
ρmod(t)＝KcδTc(t)+KfδTf(t)
ρbarres(t)＝KPδPb(t)+KHδHb(t)
ρbore(t)＝KCBδCb(t)
δPK(t)＝Kn.δn(t)
其中在每个操作点处识别粗体系数。
这些方程构成图6所示的GLPV模型。
我们通过如下定义的拉盖尔(Laguerre)近似来近似中子毒物注入延迟：
与LPV模型GLPV结合，这些方程构成图6的模型GR，即在讨论中的操作点处的核反应堆的线性化模型。
GLPV模型可以以以下形式表达：
其中，
D11(π)＝D11＝θ3×1 D21(π)＝D21＝θ3×1
D12(π)＝D12＝θ5×3 D22(π)＝D22＝θ5×3
其中，状态x由定义
输入向量由下式定义：
u＝(vPbank vHbank uQ)T
干扰向量由d＝Pturb定义。
要遵守的干扰和约束是上面定义的规范中的那些。
将操作约束转化成可用于确定增益矩阵的数字条件具体涉及将时间约束转化成频率约束。为此，我们寻求响应于已知需求的传递函数的输出信号y的最大振幅的近似值。然后，我们使用传递Ty→d的范数H∞，该范数表征其最坏情况增益。从该增益，输出信号的最大振幅被表征为针对已定义的稳定初始状态的方波信号的振幅的函数。
通常，考虑时间准则对于控制问题是难题。在当前情况下，这是控制问题的主要约束。规范指定了必须遵守的某些时间约束。例如，在任何场景中，平均温度不应超过1.5℃，即
在本发明中，考虑到稳定的初始状态，在已知需求下表征某些参数的最大过冲。可能的需求由以下规范给出：以5％PN/min倾斜、频率调节甚至多达10％PN的功率阶跃。根据法马通(Framatome)的专业知识，最不利的场景(最约束调节的场景)是涡轮机所需的核反应堆的标称功率PN的±P％的功率阶跃，P在5％至15％之间，P例如为10％。
因此，这里假设如果环路系统遵守用于场景的规范：P％PN的功率阶跃，则它在所有讨论的情况下都遵守控制目标。
让我们考虑激励信号dP％，该信号表示最不利情况(P％的功率阶跃)。该信号由周期T和振幅ΔPmax＝P％PN的方波信号近似，假设其充分表示方波。图7中已经示出了这种信号，功率阶跃为10％PN，其中T＝100秒。
让我们分解傅里叶(Fourier)级数信号dp％，表示为s。我们获得用于以下小生境的已知结果：
其中
假设零初始状态(y(t＝0)＝0)，输出信号y的振幅等于谐波的振幅乘以在每个谐波的脉冲处评估的传递的增益的总和。
通过最坏情况传递函数对输入信号s的最大放大提供了输出信号y的最大振幅ymax的良好近似。然后我们得到：
||Ty→d||∞×smax～ymax
其中smax是s的最大振幅。现在，由于是信号dP％的傅立叶级数分解，所以我们得到s～dP％，并且其遵循：smax～ΔPmax。由于我们寻求Dmax，使得ymax≤Dmax，我们发现：
||Ty→d||∞×ΔPmax≤Dmax
该方程随后用于表达反映对命令的约束的各种准则。正是由于这一点，我们以数学准则重新制定了要求。
其中，
du＝(dvP dvH duQ)T是命令值向量的干扰，并且u＝(vPbank vHbank uQ)T是校正命令值的向量；
WR是目标模量裕度，该值预定并且例如等于0.5；
是所述功率阶跃与δTm之间的传递函数，其中，ΔPmax＝P％.PN；
其中，
其中，是所述功率阶跃与束的移动速率之间的传递函数，其中，
其中，是所述功率阶跃与中子毒物注入速率之间的传递函数，其中，
优选还考虑以下操作约束来获得线性调节器：
-干扰dp引起操作参数的最小变化，该干扰是涡轮机需求的核反应堆的标称功率PN的±P％的功率阶跃，P在5％至15％之间。
所述约束转化成以下数字条件：
其中，K表示增益矩阵Kp和Ki，Ω表示稳定环路系统的增益矩阵集合，
如上指定的，z＝(δTm δAO δPbank)T是要控制的操作参数的变化向量。
通常，Wz频率加权矩阵由下式定义：
对于各通道选择的权重由下式定义：
用于平均温度输出的频率权重
用于Pbank的位置输出的频率权重
它们定义如下：
其中，K1、K2、K3、τ1、τ2以及τ3是预定系数。
在以上方程中，||||∞象征H∞范数，而||||2象征H2范数。这些范数例如在J.M.Maciejowski.Multivariable Feedback Design.Addison-Wesley,1989年中定义。
至少对于第一控制模式，考虑以下操作约束来获得线性调节器：
-当前值Pbank与参考值Pbank,ref之间的差δPbank在与
所述操作约束转化成以下数字条件：
其中，是所述功率阶跃与δPbank之间的传递函数，其中，
此外，在第一控制模式中，对于束的移动速率的操作约束是
增益矩阵Kp和Ki的增益的确定是使用非常适合于解决控制问题的非平滑优化方法来执行的。所使用的工具例如是来自矩阵实验室(Matlab)的Systune。该工具具有完整的集成环境，这使得可以如上所述的表达约束H2和H∞。
根据有利的变型，在确定的Pbank***位置处，通过优化算法来确定增益矩阵Kp和Ki的增益，以便针对所述确定的***位置来稳定环路系统，同时针对至少两个相邻的确定的***位置来稳定环路系统，并且同时满足与所有操作约束对应的数字条件(参见图8)。
例如，通过优化算法来确定增益矩阵Kp和Ki的增益，以便针对所述确定的***位置来稳定环路系统，并且针对在所确定的***位置的每一侧上与该***位置相邻的四个确定的***位置来稳定环路系统。
实际上，在不同操作点处合成的LTI调节器的内插可能造成某些困难，特别是当具有两个相邻操作点的两个调节器的合成不提供彼此足够靠近的调节器时。在这种情况下，内插在这两个操作点之间的调节器不一定构成可行的解决方案，因为它可能导致不稳定性，或者它在系数改变时引起太突然的瞬变。
为了解决这个问题，给定操作点处的增益的确定包括如上所述的按区域的多模型方法。所得到的调节器将检查约束，并且对于所有讨论中的模型将是最优的。
另外，在一个操作点处优化的控制器用于在相邻操作点处启动优化。
最后，约束调节器矩阵的系数的变化，以便保持其系数充分接近初始调节器(即，相邻调节器)的系数。
对于对应于以5％PN/min从100％PN到60％PN的功率斜坡的场景，调节器33独自使得可以获得以下性能：
|ΔAOmax|＝5.06％AO～5％AO；
这些性能对于Tm和Pbank是正确的，但是对于AO则处于授权的极限。
现在将描述监督器31。
用于监督器的模型是上述非线性模型。该模型的好处在于：
-氙的效果被建模。
-硼的实际延迟被建模。
-比线性化模型更精确。
上面给出了模型方程。然后我们将监督器所用的模型定义如下：
yS＝GS(xS,US)
其中，xS是状态，US是由监督器计算的参考命令的信号，yS是输出，FS和GS是定义状态发展和作为输入和状态的函数的输出的函数。使用与前面相同的符号，我们得到：
yS＝(Tc Tm AO PK Pbank)T
并且
US＝(VPbank VHbank UQ)T
其中，VPbank、VHbank以及UQ是用于由监督器计算的每个执行器的参考命令。
与使用拉盖尔近似来表示中子毒物延迟的线性化模型不同，此次如下考虑该模型：
其中，UQ表示中子毒物控制，并且hbore表示中子毒物延迟。例如，延迟可以是300秒。
通常，为监督器设置选择以下参数：
采样步：TS＝100(秒)
预测时域：Np＝10
命令时域：Nc＝9
我们由
用于命令的函数的基是分段常数函数的基。这意味着命令在采样周期上将是恒定的，并且从一个采样步到下一个采样步是不连续的。
在每个采样步处，监督器优化Nc值，定义每个通道(Pbank、Hbank以及硼流)上的命令。我们将
因此，在每个采样步处，我们将得到：
因此，矩阵的系数集合对应于优化决策变量。最后，在每个采样步j处，然后应用首先注释的计算命令然后，应用于该过程的控制信号，表示为US，根据以下关系式连续演变：
针对监督器的讨论中的目标函数基于上面定义的性能目标。监督器的目标将是计算Pbank、Hbank以及中子毒物执行器的参考命令，这最小化要检查的参数与它们各自参考的偏差。
要检查的参数与调节器33相同：
注释为Tm的平均温度。
表示为AO的轴向功率分布。
表示为Pbank的第一Pbank子集的位置。
由Tm,ref、AOref以及Pbank,ref给出这些参数的参考。我们然后将δTm、δAO以及δPbank设置为与要检查的参数的相应参考的偏差，使得：
δTm＝Tm-Tm,ref
δAO＝AO-AOref
δPbank＝Pbank-Pbank,ref
目标函数构造如下：
J＝JU+JZ
我们在这里定义
为了简化书写，我们表示
用于控制的准则JZ然后定义如下：
并且准则定义如下：
其中，以及KQ是权重，并且以及是滤波后的命令输入。后者被滤波，以便惩罚高频。我们然后定义关于命令的高通滤波器，并且滤波后的信号为：
其中，
由上述方程定义、在离散场中转化的准则(其中为上面定义的命令的矩阵)以以下形式表达：
另外，我们将用
通过命令问题而施加在监督器上的约束是由在关于对命令的需求的规范中制定的要求引起的。与调节器33相比，监督器31的好处在于它具有明确地考虑正规时间约束的能力，无论这些约束是与输入还是与状态变量有关：这里是位置约束和束的组的最大速度以及稀释/硼化的最大流速。
然后，我们公式化从规范推断出的以下约束：
本发明中使用的预测控制算法如下。
用于根据命令(决策变量)计算模型的输出的模型是非线性模型。给定约束和先前定义的目标函数，需要非线性的约束下优化算法来解决这种问题。例如，使用基于内点法的非线性的约束下优化算法，并且如由矩阵实验室的函数fmincont实施的。
监督器算法以图9中的原理图的形式呈现。该图给出了所实施的不同函数以及它们在每个采样步处交换的信息流的说明。
在每个采样步处，监督器接收来自系统的测量结果Y、要检查的输出的参考Zref以及使用的涡轮机功率曲线DU...在该采样步期间：
-监督器更新步k处的系统的初始状态向量的值，该向量表示为(这里假设重构完整状态)，
-根据输入数据，监督器通过函数fmincon计算最优命令的序列
-监督器从tj到tj+TS将在采样周期内计算的命令序列的第一元素应用于实际系统，
-监督器记忆命令序列的剩余部分，以在下一采样步初始化优化，
-并且最后，监督器记忆所应用的中子毒物命令(在步j中)并更新延迟的中子毒物命令
对于对应于以5％PN/min从100％PN到60％PN的功率斜坡的场景，监督器31独自使得可以获得以下性能：
|ΔAOmax|＝4.62％AO<5％AO；
这些性能对于Tm和Pbank是正确的，但是对于AO则处于授权的极限。
图11例示了在频率调节的情况下由监督器获得的性能，其中标称功率遵循图10例示的曲线。
我们在图11中可以看到，监督器不能单独抵制由于频率调节而引起的功率变化。温度超过由规范限定的上限和下限。
下面将描述本发明的方法的模拟结果，该方法实施包括监督器和具有顺序增益的多目标调节器的分级控制，该控制将被称为用于堆芯的受监督的多目标调节器的SMORC。
SMORC在上述反应堆的非线性模型上模拟。为了满足执行器需求要求，将根据规范中定义的最大需求对要求引入饱和。
首先在瞬变负荷上以5％PN/min从100％PN至60％PN测试SMORC的行为，然后负荷在相同速度下从60％PN上升至100％PN。其次，对于10％PN的功率阶跃测试该行为。最后，在叠加在瞬变负荷上的频率调节的情况下测试该行为。
图12至图19中示出了用于以5％PN/min进行的100-60-100％PN功率斜坡的SMORC模拟曲线。
在该斜坡场景中，SMORC提供了针对控制准则的正确结果。可以看出，所有要调节的输出都保持在由LCO定义的授权域中，即，没有输出超过与其关联的最大和最小极限。
我们首先注意到，平均温度、AO以及Pbank位置的差分别为0.19℃、2.9％AO和6.7PE，或分别为这些变量的最大授权偏差的12％、58％和22％。我们注意到，由于平均温度与其他输出相比的优先化，平均温度的差(以％计)低于其他变量，特别是由于频率权重
另外，氙被完全补偿，甚至被硼的变化由调节器预期。还应当注意，执行器的速度在模拟期间饱和。因此，它们无法超过实际执行器的物理极限。
现在让我们比较SMORC的结果与监督器单独的结果。我们注意到，在相同的场景上，要由监督器单独调节的输出的所有偏差都高于SMORC的情况；特别是因为SMORC受益于精密控制，这与监督器单独不同。因此，我们可以在这里看到所提出的分级架构的好处。
因此，考虑到前述元素，我们可以说SMORC在这种场景中呈现良好的性能。
图20至图26中示出了用于100-90％PN功率阶跃的模拟曲线。
平均温度、AO以及Pbank位置的差分别为1.0℃、5.09％AO和19PE。
这些模拟结果的结论与先前部分的结论类似，即：
-要调节的输出全部维持在讨论中的授权操作范围内。AO的过冲非常低且在短时间段内，这在很大程度上是可容忍的。
-静态误差为零。
-执行器速度和流饱和，因此满足关联的要求。
-硼很好地补偿氙浓度的变化。
SMORC的明显行为是在负荷变化期间***Hbank，以辅助平均温度控制，随后抽出以提供AO控制。
然而，我们注意到，在该场景中，AO比在负荷斜坡的情况下更接近授权的极限。这通过这里研究的被认为是讨论中的问题中的最大尺寸定制的场景来说明。
最后，考虑到先前的元素，根据规范，SMORC提供了良好的结果。
图27至图33中示出了用于具有频率调节的、以5％PN/min进行的100-70％PN斜坡的SMORC模拟曲线。
我们注意到平均温度、AO以及Pbank位置的差分别为0.47℃、3.3％AO和10.1PE。
这些模拟结果的结论与先前部分的结论类似。
现在将描述用于第二控制模式的规范和调节方法。
下面将仅详细描述这些规范和该调节方法与第一实施方式的那些规范和调节方法不同的点。
规范不包括用于组的第一集合的位置偏差的准则。
再次对于核反应堆的特定操作点，确定顺序增益控制算法的每个线性调节器。另一方面，每个操作点由涡轮机所需的功率表征，并且通常仅由该功率表征。
命令仅是第一集合(组R)的速度、以及中子毒物或稀释剂流体的注入速率。
受控的操作参数仅包括平均堆芯温度和轴向功率不平衡。
除了对于第一控制模式指示的内容之外，输出还可以包括涡轮机所需的功率。
现在将描述用于第三控制模式的规范和调节方法。
下面将仅详细描述这些规范和该调节方法与第一实施方式的那些规范和调节方法不同的点。
规范不包括用于组的第一集合的位置偏差的准则。
命令仅是第一集合的速度、以及中子毒物或稀释剂流体的注入速率。
受控的操作参数仅包括平均堆芯温度和轴向功率不平衡。
除了对于第一控制模式指示的内容之外，输出还可以包括涡轮机所需的功率。
根据可应用于三种控制模式的另选实施方式，通过考虑其它参数，诸如例如燃烧(燃耗)速率或循环，来进行调节器的排序。换言之，增益矩阵Kp和Ki的增益根据这些参数变化。为此，我们总是通过在预定操作点周围建立线性模型并通过内插增益来以相同方式进行。然而，操作点不再由单个参数表征，而是由变化的三个参数表征。这些参数可以是例如Pbank的位置、燃烧(燃耗)速率以及循环。
根据第二方面，本发明涉及上述核反应堆1。该核反应堆包括：堆芯5和用于调节堆芯的操作参数的调节组件25，这些操作参数至少包括堆芯的平均温度和轴向功率不平衡。
核反应堆1还包括：
装置27，该装置用于获取至少一个输入DU、DP的当前值；
装置29，该装置用于获取输出向量的当前值Y，输出至少包括操作参数；
调节组件25包括：
模块35，该模块用于使用至少一个输入信号DU、DP的当前值，形成输出的向量的参考值Yref；
监督器31，该监督器被编程为至少使用至少一个输入DU、DP的所述当前值和输出向量的当前值Y，通过实施预测控制算法来形成核反应堆的控制值向量US；
调节器33，该调节器被编程为使用输出的向量的当前值Y和输出的向量的参考值Yref，通过实施顺序增益控制算法来形成核反应堆命令的校正值向量uk；
模块37，该模块用于使用由监督器31产生的命令值向量US和由调节器33产生的命令的校正值向量uk，形成核反应堆命令的校正值向量U；以及
模块39，该模块用于通过使用控制的校正值的向量U控制执行器，来调节核反应堆的操作参数。
核反应堆1通常包括：
-槽3；
-堆芯5，该堆芯包括多个核燃料组件，放置在槽3中；
-用于控制堆芯5的反应性的束7以及机构9，这些机构9被配置为在***到堆芯5中的方向上或在从堆芯5抽出的方向上移动每个束7；
-用于冷却堆芯5的一次回路10，一次冷却剂在该一次回路中循环，该一次回路包括在槽3中刺穿的冷分支11和热分支13，并且一次冷却剂分别通过冷分支和热分支进入槽3和离开槽3；
-注入回路15，该注入回路被配置为选择性地将中子毒物或没有中子毒物的稀释剂流体注入到一次传热流体中。
中子毒物通常是硼。稀释剂流体通常为水。
在这种情况下，控制有利地包括控制束的至少一个移动速率以及中子毒物或稀释流体的至少一个注入速率。
通常，控制组件25被配置成将束7分组移动。同一组的束一起移动，并且总是全部处于相同的***位置。
有利地，这些组被分成一个或多个集合。组的分布及其使用取决于核反应堆的控制模式。
在某些控制模式中，若干个组被集合在第一集合中。
在这种情况下，第一集合的组通常被顺序地移动。这意味着它们一个接一个地***，具有预定的重叠，如下。另选地，重叠可以是可变的。
根据另选实施方式，第一集合的所有组一起移动。这被理解为意味着它们总是全部处于相同的***位置并一起移动。
在其它控制模式中，第一集合仅具有一个组。
在一些控制模式中，其他组被集合在第二集合中。
在这种情况下，第二子集的组通常一起移动。
在其它控制模式中，所有组被聚集在第一集合中，并且没有第二集合。
下面将详细描述控制模式的几个示例，分别由模式T、G和A启发。
在受T模式启发的特别适合于EPR(欧洲加压反应堆)的控制模式中，组被分成两个集合：
-第一集合，称为Pbank；
-第二集合，称为Hbank。
第一集合特别适合于控制平均温度Tm。第二集合Hbank通常特别适合于控制轴向偏移AO。
第一Pbank集合的组顺序地移动。第二Hbank集合的组一起移动。
在受G模式启发的第二控制模式中，组被分成两个集合：
-第一集合包括由黑色束(即非常具有吸收性的束)形成的R组；
-被称为用于功率补偿组的PCG的第二集合由组G1和G2(G用于灰色束)以及组N1和N2(N用于黑色束)组成。灰色束比黑色束的吸收性相对较低。
该第二子集的组被顺序地***。有利地，它们根据涡轮机所请求的电功率而***。
在该第二控制模式中，AO有利地主要通过注入中子毒物或稀释剂流体来控制。
在受模式A启发的第三控制模式中，功能组全部被一起分组在第一集合中，这里由首字母缩略词DCBA表示。
这通常由四个组A、B、C和D组成，它们像Pbank一样依次***。
第一集合特别适合于控制平均温度Tm。
在该第三控制模式中，AO有利地主要通过注入中子毒物或稀释剂流体来控制。
在某些控制模式(例如第一控制模式)中，控制束的至少一个移动速率通常包括第一Pbank集合的组的移动速率和第二Pbank集合的组的移动速率。这些速度分别被注释为vPbank和vHbank。
在其它控制模式(例如，第二和第三控制模式)中，控制束的至少一个移动速率通常对应于第一集合的组的移动速率。
调节组件25被配置为实施上面已经描述的调节方法。
特别地，监督器31和调节器33如上关于调节方法。
模块35和37也如上所述。
装置25、27如上所述。
操作参数调节模块39被配置成将命令发送到执行器，这些执行器是用于移动束7和注入回路15的机构9。
优选地，如上所述地进行组的管理，特别是在第一和第二集合Pbank和Hbank中的组的分布、以及第一和第二集合的移动。
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