曾文杰，姜庆丰，谢金森，于 涛,*

(1.南华大学 核科学技术学院，湖南 衡阳 421001；2.南华大学 核燃料循环技术与装备湖南省协同创新中心，湖南 衡阳 421001)

核反应堆堆芯具有非线性、参数时变性和各种扰动的不确定性等特点，基于单一功率水平处的堆芯局部模型难以准确描述扰动工况下的堆芯功率控制过程。目前，PID控制器因简单直观、容易实现，广泛用于堆芯功率控制。然而，传统PID控制器不具备参数的自适应功能，其控制参数一经取定，在堆芯功率变化过程中将不再改变，因此控制效果往往不太理想[1]。为使PID控制器达到更好的控制效果，出现了模糊PID、内模PID等多种交叉形式的PID控制方法[2-4]。

本文基于堆芯非线性模型，利用微扰理论对堆芯非线性模型进行线性化，建立堆芯传递函数模型。并基于堆芯局部模型和三角隶属度函数，建立堆芯模糊多模型，与模糊PID控制器相结合，设计堆芯功率控制系统，实现对PID控制器控制参数的在线修正。以三哩岛(Three Mile Island, TMI)型压水堆堆芯为对象，在不同初始稳态功率水平下开展堆芯功率控制的仿真及分析。

1 堆芯模糊多模型建立

1.1 堆芯非线性模型

依据核反应堆点堆建模原理，不考虑碘氙等毒物效应，建立堆芯非线性模型。该模型包括点堆动力学模型、热工水力学模型和反应性模型[5-7]：

(1)

式中：Pr为堆芯相对功率，Pr=P/P0，P0为堆芯稳态功率；cr为先驱核相对密度，cr=c/c0，c0为稳态缓发中子先驱核密度；ρ为引入堆芯的总反应性；β为缓发中子总份额；λ为缓发中子先驱核衰变常量；……