Оптимизация настройки ПИ-регуляторов в системах автоматического управления сложными технологическими процессами АЭС

Цель. Статья посвящена настройке ПИ-регуляторов в системах управления сложными процессами на энергоблоках АЭС.

Метод. Подчеркнуто применение методов теории автоматического управления для синтеза цифровых регуляторов, что упрощает проектирование. Особое внимание уделено преимуществам наладки регуляторов с использованием аналитических тренажеров. Они позволяют моделировать различные режимы работы, включая нештатные ситуации, что помогает устранить проблемы, такие как интегральное насыщение или потери устойчивости. Аналитические тренажеры ускоряют настройку, снижая затраты и повышая точность.

Результат. Рассмотрены ключевые параметры настройки: коэффициент усиления (KP) и постоянная времени интегрирования (TN), влияющие на чувствительность и скорость реакции системы. Учтены ограничения оборудования, такие как мощность нагревателей и точность измерений. Описан модуль регулятора 1411 в ПТК ТПТС-НТ, обеспечивающий высокую точность и быстродействие благодаря циклу 23,3 мс и частотному диапазону до 21,5 Гц. Это позволяет эффективно обрабатывать входные воздействия и возмущения.

Вывод. Сочетание ПТК ТПТС-НТ и аналитических тренажеров обеспечивает высокую точность, адаптивность и надежность систем управления, что критически важно для сложных процессов, таких как управление энергоблоками АЭС.

1. Squassoni S. The incredible shrinking nuclear offset to climate change // Bulletin of the atomic scientists. – 2017. – Vol. 73, № 1. – P. 17-26.

2. Сааков Э.С. Ввод в эксплуатацию энергоблоков АЭС / Э.С. Сааков, С.И. Рясный. – М.: Энергоатомиздат, 2007. – 496 с.

3. Ротач В.Я. Расчёт настройки реальных ПИД-регуляторов // Теплоэнергетика. – 1993. № 10. – С. 31-35.

4. Ротач В.Я. Автоматизация настойки систем управления / В.Я. Ротач, В.Ф. Кузищин, А.С. Клюев и др. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 272 с.

5. Денисенко В.В. Компьютерное управление технологическим процессом, экспериментом, оборудованием / В.В. Денисенко. – М.: Горячая линия – Телеком, 2014. – 606 с.

6. Густав Олссон, Джангуидо Пиани. Цифровые системы автоматизации и управления / Густав Олссон. – СПб.: Невский Диалект, 2001. – 557 с.

7. Гудвин Г.К. Проектирование систем управления / Г.К. Гудвин, С.Ф. Гребе, М.Э. Сальгадо. – М.: БИНОМ. Лаборатория знаний, 2004. – 911 с.

8. Åström, K.J., and Hägglund, T. (1995) PID Controllers: Theory, Design, and Tuning (2nd edition), NC, Instrument Society of America.

9. Åström, K.J., and Hägglund, T. (1984) “Automatic Tuning of Simple Regulators with Specifications on Phase and Amplitude Margins” Automatica 20 (5): 645-651

10. 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.

11. Ротач В.Я. Расчёт настройки реальных ПИД-регуляторов // Теплоэнергетика. – 1993. № 10. – С. 31-35.

12. Стефани Е.П. Основы расчёта настройки регуляторов теплоэнергетических процессов. Изд. 2-е, перераб. / Е.П. Стефани. – М.: Энергия, 1972. – 376 с.

13. 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.

14. 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.

15. O’Dwyer, Aidan (2009) Handbook of PI and PID controllers tuning rules (3rd edition), London, Imperial College Press.

16. Vilanova, Ramon, and Visioli, Antonio (2012) PID Control in the Third Millenium. Lessons Learned and New Approaches, London, Springer-Verlag.

17. Skogestad S. Simple analytic rules for model reduction and PID controller tuning // Journal of Process Control. – 2003. – Vol. 13. – P. 291-309.

18. Прохоров А.Н., Лысачев М.Н. Цифровой двойник. Анализ, тренды, мировой опыт. Издание первое, исправленное и дополненное./А.Н. Прохоров, М.Н. Лысачев – М.: ООО «АльянсПринт», 2020. – 401 стр., ил.

19. 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.

20. МУ-УЖЦАСУ.09.06 Методические указания «Анализ устойчивости контуров автоматического регулирования». Ревизия 1. АО «РАСУ».