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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