，包括依次 進(jìn)行的W下步驟：步驟1、建立錠與熱中子的核反應(yīng)模型；步驟2、采用直接變換建立核反應(yīng) 模型對應(yīng)的離散狀態(tài)方程；步驟3、確定錠自給能探測器電流的瞬時響應(yīng)份額；步驟4、利用 Luenberger形式的&濾波器對錠自給能探測器電流信號作延遲消除。
[00巧]本實(shí)施例建立錠與熱中子的核反應(yīng)模型的具體實(shí)施步驟如下；如圖2所示，在反 應(yīng)堆瞬態(tài)工況下，通量的變化引起錠自給能中子探測器電流的變化并不同步，后者較前者 有一定的滯后，描述上述反應(yīng)的具體公式如下：
[0078] I(t)=cn(t)+入iiiii(1:) 0)
[0079] 其中，mi(t)、m2(t)分別表示iM化和iMm化直接引起的電荷量，n似表示探測器處 熱中子通量對應(yīng)的探測器平衡狀態(tài)下的探測器電流，A1、A2分別表示IM化和IMm化的衰 變常數(shù)，C表示探測器電流的瞬時響應(yīng)份額，ai、a2分別表示化和IMm化引起的電流份額， I(t)表示錠自給能電流；
[0080] 本實(shí)施例采用直接變換建立核反應(yīng)模型對應(yīng)的離散狀態(tài)方程的具體實(shí)施步驟如 下：
[0081] 令Ja(t)=Aimi(t)代入式（1)、式（2)及式（3)中，將連續(xù)時間的常微分方程直 接進(jìn)行離散化，并添加噪聲項(xiàng)，得到W下離散狀態(tài)方程：
[0082]
[0083] I(k) = [1 0c] ?X(k) + [1] ?V(k) (5)
[0084] n(k) = [0 0 1] .X〇〇 化）
[0085] 其中，
IW(k)為過程噪聲項(xiàng)，V(k)為測量噪聲項(xiàng)，
[008引初始值為
[0087]
C7)；
[0088] 本實(shí)施例確定錠自給能探測器電流的瞬時響應(yīng)份額的具體實(shí)施步驟如下：
[0089] 在反應(yīng)堆啟動物理實(shí)驗(yàn)階段，通過升/降反應(yīng)堆功率形成功率臺階，記錄相應(yīng)的 堆外探測器信號實(shí)測值與錠自給能探測器信號實(shí)測值。堆外探測器能夠瞬時響應(yīng)中子通 量的變化，相應(yīng)的實(shí)測值可認(rèn)為是真實(shí)的中子通量。通過調(diào)整瞬時響應(yīng)份額的理論值給定 N個不同的瞬時響應(yīng)份額預(yù)測值，再將堆外探測器信號實(shí)測值代入離散狀態(tài)方程，可W得到 N組錠自給能探測器信號理論值，將理論值與錠自給能探測器信號實(shí)測值進(jìn)行比較，取其中 符合程度最好的某組理論值相應(yīng)的瞬時響應(yīng)份額預(yù)測值為后續(xù)延遲消除所采用的瞬時響 應(yīng)份額。
[0090] 本實(shí)施例利用H2濾波器對錠自給能探測器電流信號作延遲消除的具體實(shí)施步驟 如下：
[0091] 對于一個離散控制過程系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用一個狀態(tài)方程來描述：
[0092] X化+1) =Ax(k)+Bw化）
[0093] y似=Cx似+Dw化） 做
[0094] Z化）=Lx化）
[009引其中，x(k)為第k次采樣點(diǎn)的n維狀態(tài)向量，W似包含了系統(tǒng)過程噪聲化及系統(tǒng) 觀測白噪聲，y(k)為第k次采樣點(diǎn)的測量值，z(k)為1維待求向量，L為l*n維矩陣；
[0096]針對離散系統(tǒng)巧），設(shè)計(jì)如下漸近穩(wěn)定的滿階線性Luenberger濾波器
[0097]
(9) [009引式（9)為最優(yōu)&濾波器，當(dāng)且僅當(dāng)如下的優(yōu)化問題有解：
[009引
（10)
[0100] 其中J滿足如下矩陣不等式：
[01 0引其中Y = YTg Rnxn，W e Rnxr，J二jTe RmXm，肥濾波器的增益K二Y-lW .
[0104] 對于錠自給能探測器，由其離散狀態(tài)方程可知方程巧）中的對應(yīng)矩陣為：
[0110] 通過求解線性矩陣不等式（10)、（11)、（12)，可得肥濾波器矩陣K，從而可W由如 下步驟獲取消除延遲后任意時刻的探測器電流值：
[0111] 由初始電流測量值風(fēng)0)可
，初始0時刻延遲消除后電流值 為5(巧=C,刮0);
[011引對于任意k+1化=0, 1,...)時刻，a-(A'+ ]) =/lx(/(') + AT(.v(A'）-C;-(")，而k+1時刻 延遲消除后的電流值為W+U=。(/( +U。
[011引實(shí)施例2;
[0114] 本實(shí)施例在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上做出了如下進(jìn)一步限定；在有換擋的情況下，所述 步驟4采用W下方式來進(jìn)行延遲消除：
[0115] 在換檔區(qū)域內(nèi)（ki《k《k2)，假設(shè)中子通量密度不變，則有：
[0116] n(k+1) =n(k) (13)
[0117]
[0119] 可W反推出錠自給能探測器電流信號為：
[0120] I(k+1) =Ja化+l)+cn化+1) (16)
[0121] 將反推電流（16)當(dāng)成探測器實(shí)際輸出電流，通過權(quán)利要求1中所述步驟進(jìn)行延遲 消除；
[0122] 在換檔區(qū)域時間邊界k2處，換檔引起的電流偏置量可W由下式進(jìn)行估算：
[0123] D= !似-多恥) (17)
[0124] 其中.(作:)表示在k2時刻的探測器實(shí)際輸出電流；
[0125] 在換檔區(qū)域外，需要對探測器實(shí)際輸出電流進(jìn)行偏置補(bǔ)償W抵消換檔所帶來的影 響，將探測器實(shí)際輸出電流加上式（17)表示的換檔引起的電流偏置量，得到中子通量密度 產(chǎn)生的電流信號，然后再對此電流信號進(jìn)行延遲消除。
[0126] W上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依 據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)上對W上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于Luenberger形式H2濾波的銠自給能探測器信號延遲消除方法，其特征在于：包 括以下步驟： 步驟1、建立銠與熱中子的核反應(yīng)模型： 在反應(yīng)堆瞬態(tài)工況下，通量的變化引起銠自給能中子探測器電流的變化并不同步，后 者較前者有一定的滯后，描述上述反應(yīng)的具體公式如下：I (t) = cn (t) + λ Jin1 (t) (3) 其中，niiahn^t)分別表示ltl4Rh和ltl4mRh直接引起的電荷量，n(t)表示探測器處熱中 子通量對應(yīng)的探測器平衡狀態(tài)下的探測器電流，λ i、λ 2分別表示ltl4Rh和ltl4niRh的衰變常 數(shù)，c表示探測器電流的瞬時響應(yīng)份額， &1、&2分別表示ltl4Rh和ltl4mRh引起的電流份額，I⑴ 表示銘自給能電流； 步驟2、采用直接變換獲取核反應(yīng)模型對應(yīng)的離散狀態(tài)方程： 令上⑴=X1JIi1 (t)代入式（1)、式（2)及式（3)中，將連續(xù)時間的常微分方程直接進(jìn) 行離散化，并添加噪聲項(xiàng)，得到以下離散狀態(tài)方程：步驟3、確定銠自給能探測器電流的瞬時響應(yīng)份額： 在反應(yīng)堆啟動物理實(shí)驗(yàn)階段，通過升/降反應(yīng)堆功率形成功率臺階，記錄相應(yīng)的堆外 探測器信號實(shí)測值與銠自給能探測器信號實(shí)測值；堆外探測器能夠瞬時響應(yīng)中子通量的變 化，相應(yīng)的實(shí)測值可認(rèn)為是真實(shí)的中子通量；通過調(diào)整瞬時響應(yīng)份額的理論值給定N個不 同的瞬時響應(yīng)份額預(yù)測值，再將堆外探測器信號實(shí)測值代入離散狀態(tài)方程，可以得到N組 銠自給能探測器信號理論值，將理論值與銠自給能探測器信號實(shí)測值進(jìn)行比較，取其中符 合程度最好的某組理論值相應(yīng)的瞬時響應(yīng)份額預(yù)測值為后續(xù)延遲消除所采用的瞬時響應(yīng) 份額； 步驟4、利用Luenberger形式的H2濾波器對銠自給能探測器電流信號作延遲消除： 對于一個離散控制過程系統(tǒng)，該系統(tǒng)可用一個狀態(tài)方程來描述： X (k+1) = Ax (k) +Bw (k) y (k) = Cx (k) +Dw (k) (8) z (k) = Lx (k) 其中，x(k)為第k次采樣點(diǎn)的η維狀態(tài)向量，w(k)包含了系統(tǒng)過程噪聲以及系統(tǒng)觀測 白噪聲，y(k)為第k次采樣點(diǎn)的測量值，z (k)為1維待求向量，L為l*n維矩陣； 針對離散系統(tǒng)（8)，設(shè)計(jì)如下漸近穩(wěn)定的滿階線性Luenberger濾波器 -L1 = 乂I + 欠(Λ-C-D (9) Zi = Lii 式（9)為最優(yōu)H2濾波器，當(dāng)且僅當(dāng)如下的優(yōu)化問題有解： 呶 7>"/丨 (1〇) 其中J滿足如下矩陣不等式：其中 Y = YTe RnXn，W e RnXr，J = jTe Rnix' H2 濾波器的增益 K = Yl; 對于銠自給能探測器，由其離散狀態(tài)方程可知方程（8)中的對應(yīng)矩陣為：通過求解線性矩陣不等式（10)、（11)、（12)，可得H2濾波器矩陣K，從而可以由如下步 驟獲取消除延遲后任意時刻的探測器電流值： 由初始電流測量值j>(0)可得，初始O時刻延遲消除后電流值為 I(O) = CrV(O); 對于任意1^+1(1^ = 0，1，...）時刻，抑+〇 = /1￡(々)+ ^：〇/(々)-(：'汾)），而1^+1時刻延遲 消除后的電流值為袱+1) = Z雄+1)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Luenberger形式的H2/H 〇°混合濾波的銘自給能探測器 信號延遲消除方法，其特征在于，在有換擋的情況下，還包括按如下的信號處理方法對原始 信號進(jìn)行處理：在換檔區(qū)域內(nèi)，假設(shè)中子通量保持不變，然后反推中子通量密度產(chǎn)生的電流 信號，再與探測器實(shí)際輸出電流相減，得到換擋突變分量；在換檔區(qū)域外，探測器輸出電流 減去換擋突變分量，得到中子通量密度產(chǎn)生的電流信號，然后再對此電流信號進(jìn)行延遲消 除處理。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Luenberger形式的H2/H 混合濾波的銘自給能探測器 信號延遲消除方法，其特征在于，所述的換檔區(qū)域設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如下： 在換檔區(qū)域內(nèi)Gc1S k2)，假設(shè)中子通量密度不變，則有：可以反推出銠自給能探測器電流信號為： I(k+1) = Ja(k+l)+cn(k+l) (16) 將反推電流（16)當(dāng)成探測器實(shí)際輸出電流，通過權(quán)利要求1中所述步驟進(jìn)行延遲消 除； 在換檔區(qū)域時間邊界1^2處，換檔引起的電流偏置量可以由下式進(jìn)行估算： D = Iik1)-Yik1) ( 17； 其中K&)表示在1^2時刻的探測器實(shí)際輸出電流；在換檔區(qū)域外，需要對探測器實(shí)際輸 出電流進(jìn)行偏置補(bǔ)償以抵消換檔所帶來的影響，將探測器實(shí)際輸出電流加上式（17)表示 的換檔引起的電流偏置量，得到中子通量密度產(chǎn)生的電流信號，然后再對此電流信號進(jìn)行 延遲消除。
【專利摘要】本發(fā)明公開了基于Luenberger形式H2濾波的銠自給能探測器信號延遲消除方法，包括依次進(jìn)行的以下步驟：步驟1、建立銠與熱中子的核反應(yīng)模型；步驟2、采用直接變換建立核反應(yīng)模型對應(yīng)的離散狀態(tài)方程；步驟3、確定銠自給能探測器電流的瞬時響應(yīng)份額；步驟4、利用Luenberger形式的H2濾波器對銠自給能探測器電流信號作延遲消除。本發(fā)明應(yīng)用時能對銠自給能中子探測器的電流信號進(jìn)行延遲消除處理，并能有效抑制噪聲，使得銠自給能中子探測器在反應(yīng)堆瞬態(tài)工況時也能正常使用，且由于本發(fā)明采用了Luenberger形式的H2濾波器，作延遲消除時無需預(yù)先知道外部擾動輸入信號的統(tǒng)計(jì)特性。
【IPC分類】G21C17/108, G06F19/00, G01T3/00
【公開號】CN104882171
【申請?zhí)枴緾N201510165543
【發(fā)明人】彭星杰, 李慶, 龔禾林, 陳長, 趙文博, 劉啟偉, 李向陽, 于穎銳
【申請人】中國核動力研究設(shè)計(jì)院
【公開日】2015年9月2日
【申請日】2015年4月9日