vdgtuВестник Дагестанского государственного технического университета. Технические наукиHerald of Dagestan State Technical University. Technical Sciences2073-61852542-095XDaghestan State Technical University10.21822/2073-6185-2026-53-2-131-141vdgtu-2100Research ArticleИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИINFORMATION TECHNOLOGY AND TELECOMMUNICATIONSСравнение классических методов настройки автоматических регуляторов АЭС и метода с применением аналитического тренажера АЭСComparison of classical methods for tuning automatic regulators of nuclear power plants and the method using an analytical simulator of nuclear power plantsТолоконскийА. О.TolokonskyA. O.

Толоконский Андрей Олегович, кандидат технических наук, доцент, кафедра теплофизики №13 инстиута ядерной физики и технологий

115409, г. Москва, Каширское шоссе, 31

Andrey O. Tolokonsky, Cand.Sci. (Eng.), Assoc. Prof., Department of Thermophysics No. 13, Institute of Nuclear Physics and Technology

31 Kashirskoe highway, Moscow 115409

aotolokonskij@mephi.ruМенюкД. С.MenyukD. S.

Менюк Дмитрий Сергеевич, аспирант кафедры №2 «Автоматика» инстиута физико-технических интеллектуальных систем

115409, г. Москва, Каширское шоссе, 31

Dmitriy S. Menyuk, Postgraduate Student,Department No. 2 "Automation" of the Institute of Physical and Technical Intelligent Systems

31 Kashirskoe highway, Moscow 115409

d.menyuk@mail.ruНациональный исследовательский ядерный университет «МИФИ»РоссияNational Research Nuclear University MEPhIRussian Federation202610082026532131141Copyright © Толоконский А.О., Менюк Д.С., 20262026Толоконский А.О., Менюк Д.С.Tolokonsky A.O., Menyuk D.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.dgtu.ru/jour/article/view/2100

Цель. В статье рассматривается инновационный подход к оптимизации параметров автоматических регуляторов энергоблоков атомных электростанций с использованием высокоточных аналитических тренажеров. Исследование направлено на решение ключевой проблемы современной энергетики - повышение эффективности и надежности систем автоматического регулирования при одновременном сокращении сроков пусконаладочных работ.Метод. В отличие от традиционных методов Коэна-Куна и Скогестада, предложенная методика использует комплексные математические модели, точно воспроизводящие физические процессы в реальном оборудовании. Экспериментальная часть проводилась на специализированном программно-техническом комплексе УМИКОН, моделирующем работу энергоблока с различными динамическими характеристиками. В качестве тестового объекта использовалась система первого порядка с параметрами K=1, τ=7 с, θ=0.3 с, что позволило получить статистически значимые результаты с доверительной вероятностью 0.95. Осуществлены верификация модели и проверка устойчивости полученных решений в широком диапазоне рабочих режимов.Результат. Доказаны значительные преимущества нового подхода: время выхода на уставку сокращено до 20 секунд (на 15-20% лучше традиционных методов), полностью исключено перерегулирование (0% против 25-30% у метода Коэна-Куна), достигнута оптимальная степень затухания переходных процессов ψ≥0.85. Важным достижением является универсальность метода, обеспечивающего стабильную работу как с аналоговыми, так и с цифровыми системами управления при погрешности не более 3%.Вывод. Практическая значимость результатов подтверждается возможностью сокращения сроков пусконаладочных работ на 25-30% при одновременном повышении точности регулирования. Результаты открывают новые перспективы для разработки интеллектуальных систем управления, адаптирующихся к изменяющимся параметрам оборудования в реальном времени. Предложенная методика рекомендована к внедрению на современных энергоблоках АЭС как эффективное решение для сложных технологических процессов атомной энергетики.

Objective. The article presents an innovative approach to optimizing the parameters of automatic regulators for nuclear power plant units using high-precision analytical simulators. The study addresses a key challenge in modern power engineering - improving the efficiency and reliability of automatic control systems while reducing commissioning timelines.Method. Unlike traditional Cohen-Coon and Skogestad methods based on simplified models, the proposed methodology employs comprehensive mathematical models that accurately reproduce physical processes in actual equipment. The experimental part of the research was conducted on the specialized UMICON software-hardware complex, simulating power unit operation with various dynamic characteristics. A first-order system with parameters K=1, τ=7 s, θ=0.3 s served as the test object, enabling statistically significant results with 0.95 confidence probability. Particular attention was given to model verification and testing solution stability across a wide range of operating modes.Result. The advantages of the new approach have been proven: the setpoint acquisition time has been reduced to 20 seconds (15-20% better than traditional methods), overshoot has been eliminated (0% versus 25-30% with the Cohen-Kuhn method), and an optimal transient damping ratio of ψ≥0.85 has been achieved. A significant achievement is the method's versatility, ensuring stable operation with both analog and digital control systems with an error of no more than 3%.Conclusion. The practical significance of the results is confirmed by the possibility of reducing commissioning time by 25-30% while simultaneously improving control accuracy. The results open up prospects for the development of intelligent control systems that adapt to changing equipment parameters in real time. The method is recommended for implementation at modern NPP units as an effective solution for complex nuclear energy processes.

автоматические регуляторыэнергоблоки АЭСаналитический тренажерАЭСметод Коэна-Кунаметод Скогестадапереходные характеристикиадаптивное управлениеautomatic regulatorsNPP power unitsanalytical simulatorNPPCohen-Kuhn methodSkogestad methodtransient characteristicsadaptive controlReferencesSquassoni S. The incredible shrinking nuclear offset to climate change // Bulletin of the atomic scientists. – 2017. – Vol. 73, № 1. – P. 17-26Squassoni S. The incredible shrinking nuclear offset to climate change. Bulletin of the Atomic Scientists. 2017;73(1):17-26.Сааков Э.С. Ввод в эксплуатацию энергоблоков АЭС / Э.С. Сааков, С.И. Рясный. – М.: Энергоатомиздат, 2007. – 496 с.: ил..Saakov E.S, Ryasny S.I. Commissioning of NPP Power Units. Moscow: Energoatomizdat; 2007. 496 p.Ротач В.Я. Расчёт настройки реальных ПИД-регуляторов //Теплоэнергетика. – 1993. - № 10. – С. 31-35.Rotach V.Y. Calculation of real PID controller tuning. Thermal Engineering. 1993;(10):31-35.Ротач В.Я. Автоматизация настойки систем управления / В.Я. Ротач, В.Ф. Кузищин, А.С. Клюев и др. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 272 с., ил.Rotach V.Y, Kuzishchin V.F, Klyuev A.S, et al. Automation of Control System Tuning. Moscow: Energoatomizdat; 1984. 272 p.Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием / В.В. Денисенко. – М.: Горячая линия – Телеком, 2014. – 606 с., илDenisenko V.V. Computer Control of Technological Processes, Experiments and Equipment. Moscow: Hot Line - Telecom; 2014. 606 p.Густав Олссон, Джангуидо Пиани. Цифровые системы автоматизации и управления / Густав Олссон. – СПб.: Невский Диалект, 2001. – 557 с.: ил..Olsson G, Piani G. Digital Automation and Control Systems. St. Petersburg: Nevsky Dialect; 2001. 557 p.Гудвин Г.К. Проектирование систем управления / Г.К. Гудвин, С.Ф. Гребе, М.Э. Сальгадо. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. – 911 с.: ил..Goodwin GC, Graebe SF, Salgado ME. Control System Design. Moscow: BINOM; 2004. 911 p.Åström, K.J., and Hägglund, T. (1995) PID Controllers: Theory, Design, and Tuning (2nd edition), NC, Instrument Society of America.Åström KJ, Hägglund T. PID Controllers:Theory, Design, and Tuning. 2nd ed. Research Triangle Park: ISA; 1995.Åström, K.J., and Hägglund, T. (1984) “Automatic Tuning of Simple Regulators with Specifications on Phase and Amplitude Margins” Automatica 20 (5): 645-651Åström KJ, Hägglund T. Automatic tuning of simple regulators with specifications on phase and amplitude margins. Automatica. 1984;20(5):645-651.Weng Khuen Ho, Chang Chieh Hang, and Lishens S. Cao (1995) “Tuning of PID Controllers Based on Gain and Phase Margin Specification” Automatica 31 (3): 497-502.Ho WK, Hang CC, Cao LS. Tuning of PID controllers based on gain and phase margin specification. Automatica. 1995;31(3):497-502.Ротач В.Я. Расчёт настройки реальных ПИД-регуляторов //Теплоэнергетика. 1993. - №10. – С.31-35.Rotach VY. Calculation of real PID controller tuning. Thermal Engineering. 1993;(10):31-35.Стефани Е.П. Основы расчёта настройки регуляторов теплоэнергетических процессов. Изд. 2-е, перераб. / Е.П. Стефани. – М.: Энергия, 1972. – 376 с. с ил..Stefani EP. Fundamentals of Heat Power Process Controller Tuning Calculations. 2nd ed. Moscow: Energiya; 1972. 376 p.Sanchis R., Romero J.A. and Balaguer P. PI and PID auto-tuning procedure based on simplified single parameter optimization // Journal of process control. – 2011. – Vol. 21. – P. 840-851.Sanchis R, Romero JA, Balaguer P. PI and PID auto-tuning procedure based on simplified single parameter optimization. Journal of Process Control. 2011;21:840-851.Garpinger O., Hägglund T. and Åström K.J. Performance and robustness trade-offs in PID control / Journal of Process Control. – 2014. – Vol. 24. – P. 568-577.Garpinger O, Hägglund T, Åström KJ. Performance and robustness trade-offs in PID control. Journal of Process Control. 2014;24:568-577.O’Dwyer, Aidan (2009) Handbook of PI and PID controllers tuning rules (3rd edition), London, Imperial College Press.O'Dwyer A.Handbook of PI and PID Controller Tuning Rules. 3rd ed. London:Imperial College Press; 2009.Vilanova, Ramon, and Visioli, Antonio (2012) PID Control in the Third Millenium. Lessons Learned and New Approaches, London, Springer-Verlag.Vilanova R, Visioli A. PID Control in the Third Millennium: Lessons Learned and New Approaches. London: Springer; 2012.Skogestad S. Simple analytic rules for model reduction and PID controller tuning // Journal of Process Control. – 2003. – Vol. 13. – P. 291-309.Skogestad S. Simple analytic rules for model reduction and PID controller tuning. Journal of Process Control. 2003;13:291-309.Прохоров А.Н., Лысачев М.Н. Цифровой двойник. Анализ, тренды, мировой опыт. Издание первое, исправленное и дополненное.– М.: ООО «АльянсПринт», 2020. – С.401.Prokhorov A.N., Lysachev M.N. The digital double. Analysis, trends, and global experience. The first edition, corrected and supplemented. M.: Alliansprint LLC, 2020. – 401 p.Программно-технический комплекс «Виртуально-цифровая АЭС с ВВЭР» [Электронный ресурс] // Институт проблем безопасного развития атомной энергетики Российской академии наук [сайт]. URL: http://www.ibrae.ac.ru/contents/362.Software and hardware complex "Virtual digital NPP with VVER" [Electronic resource] // Institute of Problems of Safe Development of Atomic Energy of the Russian Academy of Sciences [website]. URL: http://www.ibrae.ac.ru/contents/362.МУ-УЖЦАСУ.09.06 Методические указания «Анализ устойчивости контуров автоматического регулирования». Ревизия 1. АО «РАСУ».MU-UZHTSASU.09.06 Methodological guidelines "Stability analysis of automatic control circuits". Revision 1. RASU JSC.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.