基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法、系统及装置

1.本发明属于压水堆蒸汽发生器控制技术领域，涉及一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法、系统及装置。


背景技术：

2.u型管蒸汽发生器(u-tube steam generator，utsg)是压水堆电站中的重要组成部分，蒸汽发生器水位是运行过程中需要控制的一个重要指标。传统的蒸汽发生器水位控制系统主要是根据测量到的水位值与其设定值之间的偏差调节给水流量，从而维持水位在设定的水平。其中两个关键的环节一是水位测量环节，二是控制环节。第一方面，由于蒸汽发生器较为恶劣的工作环境，对于采用电子设备和维护空间要求较高的水位传感器难以安装，故在实际工业生产中是利用蒸汽发生器上下两端的压差计算水位，但水位计算需要进行校正，一旦偏离校准条件就会导致测量结果产生较大误差，目前对蒸汽发生器系统状态测量估计的误差均较大。第二方面，控制系统在工作时不仅需要跟踪设定值的变化，还要克服系统中的各种可测/不可测扰动，由于扰动因素过多，若逐个扰动因素都进行补偿会造成系统庞大且增加系统耦合，造成系统的不稳定，并带来安全风险。因此，现有的蒸汽发生器水位控制系统水位测量误差较大、控制系统由于扰动因素过多系统不稳定是目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于解决现有技术中对蒸汽发生器测量水位误差较大和控制系统不稳定的技术问题，提供一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法、系统及装置。
4.为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
5.第一方面，一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，包括以下步骤：
6.建立非线性动态模型，得到先验知识；
7.依据先验知识和多源传感器测量的信息，基于在线状态估计平台进行状态估计，得到在线状态估计结果；
8.基于在线状态估计结果和控制目标需求，结合自抗扰水位控制系统对蒸汽发生器的水位进行控制。
9.本发明的进一步改进在于：
10.所述建立非线性动态模型，包括：
11.[0012][0013][0014]
其中，pi为控制体入口工质压力，pa；wi为控制体入口工质流量，kg
·
s-1
；wo为控制体出口工质流量，kg
·
s-1
；a为控制体流通面积，m2；l为控制体长度m；ρ为控制体工质平均密度，kg
·
m-3
；h为控制体工质平均焓值，j
·
kg-1
；ho为控制体工质出口焓值，j
·
kg-1
；p为控制体工质平均压力，pa；pi为控制体入口工质压力，pa；hi为控制体工质入口焓值，j
·
kg-1
；ρo为控制体出口工质密度，kg
·
m-3
；g为重力加速度，m
·
s-2
；θ为控制体与水平面的角度，rad；cf为流体流动阻力系数；dh为水力直径。
[0015]
所述非线性动态模型以一次侧入口温度、给水流量、给水温度和蒸汽流量作为输入参数，计算得到蒸汽发生器水位、含汽率、循环流量、蒸汽压力和一次侧出口温度的参数。
[0016]
所述在线状态估计平台的搭建方法具体如下：
[0017]
在蒸汽发生器运行过程中，多源传感器测量的信息为实际给水流量、实际蒸汽流量、实际一次入口温度、实际给水温度、实际水位、实际蒸汽压力和实际一次出口温度的参数；
[0018]
所述实际给水流量、实际蒸汽流量、实际一次入口温度、实际给水温度、实际水位、实际蒸汽压力和实际一次出口温度的参数作为在线状态估计平台的输入；
[0019]
所述实际给水流量、实际蒸汽流量、实际一次入口温度、实际给水温度的参数作为非线性动态模型的输入；
[0020]
通过非线性动态模型得出计算水位、计算蒸汽压力、计算一次侧出口温度、计算含汽率和计算循环流量的参数，作为在线状态估计平台的输入；
[0021]
利用无迹卡尔曼滤波算法对输入参数进行融合估计，设计出蒸汽发生器在线状态估计平台，对蒸汽发生器水位、含汽率和循环流量进行在线状态估计。
[0022]
所述融合估计的具体方法如下：
[0023]
利用无迹卡尔曼滤波算法将计算水位、计算蒸汽压力和计算一次侧出口温度与实际水位、实际蒸汽压力和实际一次侧出口温度进行融合，获得融合估计后的估计水位、估计蒸汽压力、估计一次侧出口温度、估计含汽率和估计循环流量的参数。
[0024]
所述无迹卡尔曼滤波算法的设计方法具体如下：
[0025]
确定多源传感器测量精度；
[0026]
确定非线性动态模型精度；
[0027]
结合计算水位、计算蒸汽压力、计算一次侧出口温度、实际水位、实际蒸汽压力、实际一次侧出口温度、估计水位、估计蒸汽压力、估计一次侧出口温度、估计含汽率和估计循环流量的参数推导设计无迹卡尔曼滤波算法。
[0028]
所述自抗扰水位控制系统的设计方法具体如下：
[0029]
根据蒸汽发生器的水位超调量和调节时间的控制目标需求设计自抗扰控制器，利用非线性跟踪微分器安排过度过程；
[0030]
采取非线性误差反馈率消除系统误差；
[0031]
设计扩张观测器，消除蒸汽发生器的未知扰动。
[0032]
自抗扰水位控制系统的输入参数包括，估计水位、估计蒸汽压力、估计一次侧出口温度、估计含汽率和估计循环流量。
[0033]
第二方面，一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制系统，包括：
[0034]
非线性动态模型，建立非线性动态模型，得到先验知识；
[0035]
在线状态估计平台，依据多源传感器测量的信息和先验知识，基于在线状态估计平台进行状态估计，得到在线状态估计结果；
[0036]
自抗扰水位控制系统，基于在线状态估计结果和控制目标需求，结合自抗扰水位控制系统对蒸汽发生器的水位进行控制。
[0037]
第三方面，一种用于实现上述方法的装置，包括蒸汽发生器；所述蒸汽发生器上设置有多源传感器，用于测量蒸汽发生器工作时的给水流量、给水温度、蒸汽流量、蒸汽压力、一次侧入口温度和一次侧出口温度；所述蒸汽发生器连接有主给水泵，其连接管路上并联设置有主给水调节阀和旁路给水调节阀；所述主给水泵用于接入水源并为其提供压力。
[0038]
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
[0039]
本发明公开了一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法、系统及装置，一方面控制系统采用融合估计的方法确定蒸汽发生器水位，减小其不确定性，增加其估计准确性，改善系统的测量误差；另一方面采用基于扰动信息的自抗扰控制方法补偿蒸汽发生器给水控制内外扰动，改善系统的控制特性。估计与控制属于对偶问题，通过估计可以明确系统的真实状态，通过控制可以将系统改变到需要的状态，将二者有机结合可达到提升蒸汽发生器的控制效果的目的。该方法从改善测量和估计精度的角度改善了控制效果，为未来核反应堆系统的智能控制打好基础。
附图说明
[0040]
为了更清楚的说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0041]
图1为本发明控制方法的流程图；
[0042]
图2为本发明蒸汽发生器在线状态估计平台示意图；
[0043]
图3为本发明的控制系统示意图；
[0044]
图4为本发明的蒸汽发生器示意图
[0045]
图5为本发明蒸汽发生装置及其控制系统示意图；
[0046]
图6为本发明在给水流量扰动下蒸汽发生器在线状态估计结果图，其中，图6(a)为边界条件和不可测变量图，图6(b)为水位估计结果图；
[0047]
图7为本发明在出口蒸汽流量扰动下蒸汽发生器在线状态估计结果图，其中，图7(a)为边界条件和不可测变量图，图7(b)为水位估计结果图；
[0048]
图8为本发明在所设计的控制系统下设定值变化后系统的动态响应图，其中，图8(a)为蒸汽发生器水位图，图8(b)为给水流量图，图8(c)为主给水调节阀开度，图8(d)为旁
路给水调节阀。
[0049]
其中：1-筒体；2-汽水分离器；3-u形管；4-宽量程水位差压变送器；5-一次侧入口；6-一次侧出口；7-窄量程水位差压变送器；8-二次侧给水入口。
具体实施方式
[0050]
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
[0051]
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0052]
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
[0053]
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“水平”、“内”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0054]
此外，若出现术语“水平”，并不表示要求部件绝对水平，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
[0055]
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0056]
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
[0057]
参见图1，本发明实施例公开了一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，包括以下步骤：
[0058]
s1，建立非线性动态模型，得到先验知识；
[0059]
s2，依据多源传感器测量的信息和先验知识，基于在线状态估计平台进行状态估计，得到在线状态估计结果；
[0060]
s3，基于在线状态估计结果和控制目标需求，结合自抗扰水位控制系统对蒸汽发生器的水位进行控制。
[0061]
参见图2，本发明实施例公开了一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法及系统，包括以下步骤：
[0062]
步骤一，根据蒸汽发生器的运行机理，所述建立非线性动态模型，具体如下：
[0063]
采用质量守恒、能量守恒和动量守恒方程：
[0064][0065][0066][0067]
其中，pi为控制体入口工质压力，pa；wi为控制体入口工质流量，kg
·
s-1
；wo为控制体出口工质流量，kg
·
s-1
；a为控制体流通面积，m2；l为控制体长度m；ρ为控制体工质平均密度，kg
·
m-3
；h为控制体工质平均焓值，j
·
kg-1
；ho为控制体工质出口焓值，j
·
kg-1
；p为控制体工质平均压力，pa；pi为控制体入口工质压力，pa；hi为控制体工质入口焓值，j
·
kg-1
；ρo为控制体出口工质密度，kg
·
m-3
；g为重力加速度，m
·
s-2
；θ为控制体与水平面的角度，rad；cf为流体流动阻力系数；dh为水力直径。
[0068]
非线性动态模型以一次侧入口温度、给水流量、给水温度和蒸汽流量作为输入参数，通过公式(1)、(2)和(3)可计算得到蒸汽发生器水位、含汽率、循环流量、蒸汽压力和一次侧出口温度等参数。
[0069]
步骤二，依据多源传感器测量的信息和先验知识，基于在线状态估计平台进行状态估计，得到在线状态估计结果，具体方法如下：
[0070]
利用多源传感器测得的信号传输到在线状态估计平台。在蒸汽发生器运行过程中，多源传感器测量的信息为给水流量、蒸汽流量、一次入口温度、给水温度、水位、蒸汽压力和一次出口温度。其中给水流量、蒸汽流量、一次入口温度、给水温度作为非线性动态模型的输入，通过非线性动态模型计算出水位、蒸汽压力、一次侧出口温度、含汽率和循环流量。利用无迹卡尔曼滤波算法将模型计算出的水位、蒸汽压力、一次侧出口温度和通过传感器测量的水位、蒸汽压力、一次侧出口温度进行融合，获得融合估计的蒸汽发器水位、蒸汽压力、一次侧出口温度、含汽率和循环流量，对蒸汽发生器水位、含汽率和循环流量进行在线状态估计。确定传感器测量精度，确定蒸汽发生器非线性动态模型精度，结合蒸汽发生器水位、蒸汽压力、一次侧出口温度、给水温度、给水流量、给水压力、一次侧入口冷却剂温度、一次侧入口冷却剂流量、一次侧入口冷却剂压力和蒸汽发生器出口蒸汽流量等可测信息推导设计无迹卡尔曼滤波器。
[0071]
步骤三，基于在线状态估计结果和控制目标需求，结合自抗扰水位控制系统对蒸汽发生器的水位进行控制，具体方法如下：
[0072]
水位设定值与经过状态估计获得的水位偏差以及蒸汽流量和给水流量的偏差通过融合作为自抗扰水位控制系统的输入。根据水位超调量和调节时间等控制目标需求设计自抗扰控制器，首先安排过度过程，利用非线性跟踪微分器，能够以有限时间单调地跟上输
入信号，其次采取非线性误差反馈率消除系统误差，然后设计扩张观测器，将作用于被控对象而又不能获取其数学模型的扰动归结为未知扰动，在没有扰动数学模型且无法测量扰动的情况下，仅通过被控对象的输入、输出信息就能完成对扰动进行估计，最后将在线水位估计结果输入到自抗扰水位控制系统，对蒸汽发生器的未知部分扰动加以消除并将蒸汽发生器水位控制在设定值。
[0073]
试验1：
[0074]
第500s在100％功率平台下引入蒸汽流量阶跃-2％的扰动。图6(a)为传感器测得的给水流量、蒸汽流量、给水温度和一次入口温度以及通过估计得到的含汽率和循环流量。水位估计值、测量误差和估计误差分别如图6(b)所示。如图6(a)所示，对不可测状态变量含汽率和循环流量进行了估计。随着蒸汽流量的减小，含汽率减小，循环流量增大。从图6(b)可以看出，100％功率级下水位的最大估计误差小于0.7％，估计精度较高。在蒸汽流量扰动下，通过非线性动态模型可以获得比传统仅采用传感器测量更精确的水位信息。
[0075]
试验2：
[0076]
第500s在50％功率平台下引入给水流量阶跃-2％的扰动。图7(a)为传感器测得的给水流量、蒸汽流量、给水温度和一次入口温度以及通过估计得到的含汽率和循环流量。水位估计值、测量误差和估计误差分别如图7(b)所示。如图7(a)所示，给水流量减少，一次侧进口温度和给水温度不变。过冷区的高度减小，沸腾区域的高度增大，饱和蒸汽的比例增加，饱和水的比例降低，含汽率会逐渐增加。蒸汽发生器的出口边界是压力，产生的饱和蒸汽增加导致了蒸汽空间压力的增加，出口蒸汽流量有小幅度增加。随着水位的增加，系统的循环动力增加，导致循环流的增加。从图7(b)可以看出，随着给水流量的减少，水位逐渐减小，估计水位可以快速接近真实价值。估计水位的平均绝对误差比测量水位的平均绝对误差要小，估计水位的均方根误差小于测量水位的均方根误差。在给水扰动下，通过蒸汽发生器在线状态估计可以获得比传统仅采用传感器测量更精确的水位。
[0077]
试验3：
[0078]
从0s开始仿真，各边界条件均保持稳态平衡点的值，初始水位为14m(50％水位)，在第500s引入减小0.3m(5.9％)的蒸汽发生器水位设定值扰动，持续到仿真结束。如图8(a)、图8(b)、图8(c)和图8(d)所示，给水流量快速响应，蒸汽发生器水位跟踪设定值，扰动过程超调量为3.1％，小于30％，扰动过程衰减率为0，小于1/10，主给水调节阀动作平缓，旁路给水调节阀不动作，控制性能符合要求。
[0079]
参见图3，为本发明中蒸汽发生器在线状态估计平台示意图，所述蒸汽发生器在线状态估计平台利用多源传感器测得的信号传输到蒸汽发生器状态估计平台。在蒸汽发生器运行过程中，传感器测量的信息为给水流量、蒸汽流量、一次入口温度、给水温度、水位、蒸汽压力和一次出口温度，以上测量信息均作为蒸汽发生器状态估计平台的输入。基于非线性动态模型和传感器测量数据，利用无迹卡尔曼滤波算法对蒸汽发生器水位、含汽率和循环流量进行在线状态估计。
[0080]
参见图4，为本发明中蒸汽发生器示意图，包括设置有测量装置的筒体1；测量装置包括宽量程水位差压变送器4和窄量程水位差压变送器7；所述筒体1内部设置有u形管3和汽水分离器2；所述筒体1上设置有一次侧入口5和一次侧出口6，分别与u形管3两端口连接，用于一次侧冷却剂从u形管3流入和流出；所述筒体1上还设置有二次侧给水入口8，用于二
次侧给水流入筒体1内部；所述二次侧给水在筒体1内吸收一次侧冷却剂的热量后流入汽水分离器2；所述二次侧给水入口8连接有给水调节阀。
[0081]
参见图5，本发明实施例公开了一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法、系统及装置，包括三台蒸汽发生器，三个主给水调节阀，三个旁路给水调节阀，两台主给水泵和给水管路。三台蒸汽发生器共用两台主给水泵，每台蒸汽发生器分别配备一个主给水调节阀和一个旁路给水调节阀用于水位调节。一次侧冷却剂流入utsg将热量传递给二次侧流体，然后流出utsg。二次侧给水流入utsg，吸收一次侧冷却剂的热量，变为汽液两相混合物，流入汽水分离器。从汽水分离器分离出来的饱和蒸汽进入蒸汽空间，驱动汽轮机发电。从汽水分离器分离出来的饱和水与给水混合流入下降段。由于utsg位于安全壳内，辐照剂量水平很高，很难采用电子器件，置于压力容器内的水位测量仪表，也无法采用维修空间要求较高的水位测量仪表，如超声波、雷达等常规的液位测量仪表。因此对于测量环节，通常采用差压式水位测量原理测量utsg上、下端的压差，进而推算其水位高度，水位测量仪表主要包括宽量程水位差压变送器和窄量程水位差压变送器。传统的utsg水位计算是在特定的操作条件下校准的，校准条件的偏差可能导致测量结果的较大误差。本发明中蒸汽发生器传感器测量信息包括给水流量、给水温度、蒸汽流量、蒸汽压力、一次侧入口温度和一次侧出口温度。传感器测量信息输入状态估计平台，状态估计平台给水位估计值，水位设定值与水位估计值的偏差输入自抗扰控制器，蒸汽流量测量值与给水流量测量值偏差输入自抗扰控制器，自抗扰控制器输出主给水调节阀和副给水调节阀开度，通过改变进入蒸汽发生器的给水流量使水位维持在设定值。水位控制系统根据蒸汽发生器水位估计值与设定值偏差作为自抗扰控制器的输入，蒸汽流量与给水流量的偏差也作为自抗扰控制器的输入，自抗扰控制器计算输出给水调节阀开度，给水调节阀动作改变给水流量，从而使蒸汽发生器水位维持在设定值。
[0082]
本发明的工作原理如下：
[0083]
根据蒸汽发生器的运行机理，基于质量、能量和动量守恒方程推导建立非线性动态模型，作为在线状态估计平台的先验知识；其次，利用多源传感器测量信息和非线性动态模型进行状态估计，利用无迹卡尔曼滤波算法对输入参数进行融合估计，设计出蒸汽发生器在线状态估计平台；最后，根据水位超调量和调节时间等控制目标需求设计自抗扰控制器，首先安排过度过程，利用非线性跟踪微分器，能够以有限时间单调地跟上输入信号，其次采取非线性误差反馈率消除系统误差，设计扩张观测器，将作用于被控对象而又不能获取其数学模型的扰动归结为未知扰动，在没有扰动数学模型且无法测量扰动的情况下，仅通过被控对象的输入、输出信息就能完成对扰动进行估计，最后将在线水位估计结果输入到自抗扰水位控制系统，对蒸汽发生器的未知部分扰动加以消除并将蒸汽发生器水位控制在设定值。
[0084]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，包括以下步骤：建立非线性动态模型，得到先验知识；依据先验知识和多源传感器测量的信息，基于在线状态估计平台进行状态估计，得到在线状态估计结果；基于在线状态估计结果和控制目标需求，结合自抗扰水位控制系统对蒸汽发生器的水位进行控制。2.根据权利要求1所述的基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，所述建立非线性动态模型，包括：建立非线性动态模型，包括：建立非线性动态模型，包括：其中，p
i
为控制体入口工质压力，pa；w
i
为控制体入口工质流量，kg
·
s-1
；w
o
为控制体出口工质流量，kg
·
s-1
；a为控制体流通面积，m2；l为控制体长度m；ρ为控制体工质平均密度，kg
·
m-3
；h为控制体工质平均焓值，j
·
kg-1
；h
o
为控制体工质出口焓值，j
·
kg-1
；p为控制体工质平均压力，pa；p
i
为控制体入口工质压力，pa；h
i
为控制体工质入口焓值，j
·
kg-1
；ρ
o
为控制体出口工质密度，kg
·
m-3
；g为重力加速度，m
·
s-2
；θ为控制体与水平面的角度，rad；c
f
为流体流动阻力系数；dh为水力直径。3.根据权利要求2所述的基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，所述非线性动态模型以一次侧入口温度、给水流量、给水温度和蒸汽流量作为输入参数，计算得到蒸汽发生器水位、含汽率、循环流量、蒸汽压力和一次侧出口温度的参数。4.根据权利要求1所述的基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，所述在线状态估计平台的搭建方法具体如下：在蒸汽发生器运行过程中，多源传感器测量的信息为实际给水流量、实际蒸汽流量、实际一次入口温度、实际给水温度、实际水位、实际蒸汽压力和实际一次出口温度的参数；所述实际给水流量、实际蒸汽流量、实际一次入口温度、实际给水温度、实际水位、实际蒸汽压力和实际一次出口温度的参数作为在线状态估计平台的输入；所述实际给水流量、实际蒸汽流量、实际一次入口温度、实际给水温度的参数作为非线性动态模型的输入；通过非线性动态模型得出计算水位、计算蒸汽压力、计算一次侧出口温度、计算含汽率和计算循环流量的参数，作为在线状态估计平台的输入；利用无迹卡尔曼滤波算法对输入参数进行融合估计，设计出蒸汽发生器在线状态估计
平台，对蒸汽发生器水位、含汽率和循环流量进行在线状态估计。5.根据权利要求4所述的基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，所述融合估计的具体方法如下：利用无迹卡尔曼滤波算法将计算水位、计算蒸汽压力和计算一次侧出口温度与实际水位、实际蒸汽压力和实际一次侧出口温度进行融合，获得融合估计后的估计水位、估计蒸汽压力、估计一次侧出口温度、估计含汽率和估计循环流量的参数。6.根据权利要求5所述的基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，所述无迹卡尔曼滤波算法的设计方法具体如下：确定多源传感器测量精度；确定非线性动态模型精度；结合计算水位、计算蒸汽压力、计算一次侧出口温度、实际水位、实际蒸汽压力、实际一次侧出口温度、估计水位、估计蒸汽压力、估计一次侧出口温度、估计含汽率和估计循环流量的参数推导设计无迹卡尔曼滤波算法。7.根据权利要求1所述的基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，所述自抗扰水位控制系统的设计方法具体如下：根据蒸汽发生器的水位超调量和调节时间的控制目标需求设计自抗扰控制器，利用非线性跟踪微分器安排过度过程；采取非线性误差反馈率消除系统误差；设计扩张观测器，消除蒸汽发生器的未知扰动。8.根据权利要求7所述的基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法，其特征在于，自抗扰水位控制系统的输入参数包括，估计水位、估计蒸汽压力、估计一次侧出口温度、估计含汽率和估计循环流量。9.一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制系统，其特征在于，包括：非线性动态模型，建立非线性动态模型，得到先验知识；在线状态估计平台，依据多源传感器测量的信息和先验知识，基于在线状态估计平台进行状态估计，得到在线状态估计结果；自抗扰水位控制系统，基于在线状态估计结果和控制目标需求，结合自抗扰水位控制系统对蒸汽发生器的水位进行控制。10.一种用于实现权利要求1-8任一项所述方法的装置，其特征在于，包括蒸汽发生器；所述蒸汽发生器上设置有多源传感器，用于测量蒸汽发生器工作时的给水流量、给水温度、蒸汽流量、蒸汽压力、一次侧入口温度和一次侧出口温度；所述蒸汽发生器连接有主给水泵，其连接管路上并联设置有主给水调节阀和旁路给水调节阀；所述主给水泵用于接入水源并为其提供压力。

技术总结
本发明公开了一种基于融合估计的蒸汽发生器水位控制方法、系统及装置，包括非线性动态模型、在线状态估计平台和自抗扰水位控制系统。首先根据蒸汽发生器运行原理建立非线性动态模型作为在线状态估计平台的先验知识；然后搭建在线状态估计平台，利用多源传感器测量的信息和先验知识进行状态估计，得到在线状态估计结果；最后基于在线状态估计结果和控制目标需求设计了自抗扰水位控制系统。本发明实现了蒸汽发生器工作状态的在线准确估计，并通过自抗扰水位控制系统对蒸汽发生器的未知部分扰动加以消除，使蒸汽发生器水位快速达到设定值，达到了快速跟踪负荷的目的。达到了快速跟踪负荷的目的。达到了快速跟踪负荷的目的。


技术研发人员：魏新宇 邱磊磊 孙培伟
受保护的技术使用者：西安交通大学
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/7/18