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1.1 引言 1

1.2 自动控制的一般概念 1

1.2.1 自动控制的基本术语 1

1.2.2 自动控制系统的分类 2

1.2.3 开环控制系统和闭环控制系统 4

1.2.4 典型输入信号 5

1.2.5 对自动控制系统性能的基本要求 6

1.3 核反应堆控制基础 9

1.4 反应性控制 10

1.4.1 中子吸收体移动 11

1.4.2 慢化剂液位控制 12

1.4.3 燃料控制法 12

1.4.4 反射层控制法 12

1.5 核电厂稳态运行方案 13

1.5.1 二回路蒸汽压力Ps恒定方案 14

1.5.2 冷却剂平均温度Tav恒定方案 14

1.5.3 冷却剂出口温度Th恒定方案 15

1.5.4 冷却剂平均温度Tav程序方案 15

习题 16

2.2 物理系统的数学模型 17

2.1 引言 17

2.3 传递函数 21

2.3.1 传递函数的定义 22

2.3.2 典型环节及其传递函数 23

2.4 方块图及其简化 27

2.5 点堆动力学模型 31

2.5.1 零功率反应堆的动态方程及传递函数 31

2.5.2 具有反馈的反应堆的传递函数 34

2.6 反应性方程 36

2.7 氙的效应和动态方程 38

习题 41

3.1 概述 43

3.2 控制器的基本控制规律 44

3.3 控制规律的实现 48

习题 51

4.1 引言 52

4.2 一阶系统 52

4.3 二阶系统 54

4.3.1 二阶系统的瞬态响应 54

4.3.2 二阶系统瞬态响应性能指标的计算 58

4.4.2 二阶系统的脉冲响应 62

4.4 脉冲响应函数与二阶系统的脉冲响应 62

4.4.1 脉冲响应函数 62

4.5 线性系统的稳定性 63

4.6 劳斯稳定判据 65

4.7 控制系统的稳态特性 68

4.8 核反应堆的瞬态响应 70

4.8.1 考虑六组缓发中子的瞬态响应 70

4.8.2 等效单组缓发中子近似的瞬态响应 72

4.8.3 常源近似 74

4.9 时域响应的数值解法 75

4.8.4 瞬跳近似 75

习题 78

5.1 根轨迹法的基本概念 80

5.2 绘制根轨迹图的一般规则 81

5.3 核反应堆系统的根轨迹 87

5.3.1 等效单组缓发中子模型反应堆系统根轨迹图的绘制 88

5.3.2 瞬跳近似模型反应堆系统根轨迹图的绘制 90

5.4 反应堆功率控制系统的根轨迹分析 92

习题 96

6.1 频率特性的基本概念 97

6.2.2 典型环节的频率特性 99

6.2 幅相频率特性 99

6.2.1 极坐标图 99

6.3 对数频率特性 102

6.3.1 对数坐标图 102

6.3.2 典型环节的对数频率特性 102

6.4 系统开环频率特性的绘制 107

6.5 闭环控制系统的频率特性 109

6.6 二阶系统的频域指标 111

6.7.1 零功率反应堆的频率特性 112

6.7 核反应堆的频率特性 112

6.7.2 具有温度反馈的反应堆系统的频率特性 114

习题 116

7.1 奈魁斯特稳定判据 117

7.1.1 映射的基本原理 117

7.1.2 映射定理在闭环系统稳定性分析中的应用 119

7.1.3 奈魁斯特稳定判据 120

7.1.4 对数稳定判别据 122

7.2 控制系统的相对稳定性 124

7.3.1 两路并联反馈反应堆系统的稳定性 125

7.3 核反应堆的稳定性分析 125

7.3.2 两路串联温度反馈反应堆系统的稳定性 129

7.4 动力堆控制系统的稳定性分析与设计 132

7.4.1 反应堆系统的稳定性分析 133

7.4.2 不带位置反馈控制系统的稳定性分析与设计 135

7.4.3 具有位置反馈控制系统的稳定性分析与设计 137

习题 141

8.1 概述 143

8.1.1 压水堆核电厂 143

8.1.2 压水堆核电厂的控制系统 143

8.1.3 反应堆自稳自调特性 146

8.1.4 压水堆核电厂的运行模式 147

8.2 压水堆功率控制原理 148

8.3 压水堆功率分布控制 149

8.3.1 轴向功率分布的描述 150

8.3.2 限制功率分布的关准则 151

8.3.3 保护梯形与运行梯形 152

8.3.4 模式A运行梯形 154

8.3.5 模式G运行梯形 155

8.4.1 控制棒棒束组件 159

8.4 控制棒 159

8.4.2 控制棒的微分价值和积分价值 162

8.4.3 控制棒驱动机构与移动程序 163

8.4.4 控制棒棒位 166

8.5 压水堆功率控制 168

8.5.1 功率控制系统 168

8.5.2 冷却剂平均温度控制系统 172

8.5.3 控制棒联锁系统 176

8.5.4 硼浓度控制 177

8.6.1 棒位探测器 182

8.6 控制棒位置监测 182

8.6.2 棒位监测系统 184

8.7 过程变量控制 185

8.7.1 稳压器压力和液位控制 185

8.7.2 蒸汽发生器液位控制 192

8.7.3 蒸汽排放控制 196

习题 201

9.1 重水动力反应堆控制系统 202

9.2 沸水反应堆控制系统 210

9.3.1 改进型气冷反应堆控制系统 212

9.3 气冷反应堆控制系统 212

9.3.2 高温气冷反应堆控制系统 213

9.4 钠冷快中子增殖反应堆控制系统 214

10.1 概述 215

10.2 连续信号的采样及其重构 217

10.2.1 连续信号的采样 217

10.2.2 采样信号的重构 219

10.3.1 Z变换定义 223

10.3.2 求Z变换的方法 223

10.3 Z变换的定义及性质 223

10.3.3 Z反变换 224

10.3.4 Z变换性质和定理 226

10.4 离散系统的差分方程及其解 226

10.4.1 用差分方程技术离散系统 227

10.4.2 差分方程的解法 227

10.5 线性离散控制系统的Z传递函数 228

10.6 线性离散控制系统的稳定性分析 230

10.6.1 S平面与Z平面的映射关系 230

10.6.2 稳定判据 231

习题 235

11.1 概述 236

11.1.1 计算机控制的特点 236

11.1.2 计算机控制系统的组成 237

11.1.3 计算机控制的分类 239

11.1.4 数学PID控制器 240

11.1.5 核电厂计算机控制和发展和现状 241

11.2 核电厂的集中型计算机控制 243

11.2.1 计算机控制系统的主要功能和设计要求 243

11.2.2 坎杜堆核电厂计算机控制软件 244

11.2.3 坎杜堆核电厂计算机控制软件 247

11.3 核电厂的集散型计算机控制 249

11.3.1 集散型计算机控制概述 249

11.3.2 核电厂集散型计算机控制系统 250

11.3.3 核电厂集散控制总线系统 256

习题 258

参考文献 259

附录1 缓发中子份额和先驱核衰变常数 261

附录2 拉氏变换的定义及其性质和定理 264

附录3 核反应堆的传递函数 267

附录4 核反应堆的对数频率特性曲线图 269