基于h2/h∞混合滤波的钒自给能探测器信号延迟消除方法_2

文档序号:8906516阅读:来源:国知局
突变分量,得到中子通量密度产生的电流信号,然后再对此 电流信号进行延迟消除处理。
[0060] 进一步的,所述的换档区域设计结构如下:
[00川在换档区域内(ki《k《k2),假设中子通量密度不变,则有:
[0062] n(k+1) =n(k) (16)
[006引 Ja(k+1) =e小Tsja(k) + (l-e小Ts)n似 (17)
[0064] 可W反推出饥自给能探测器电流信号为:
[0065] I(k+1) =Ja化+l)+cn化+1) (18)
[0066] 将反推电流(18)当成探测器实际输出电流,然后进行延迟消除;
[0067] 在换档区域时间边界k,处,换档引起的电流偏置量可W由下式进行估算:
[0068] 0 = !似-歹啦) (19)
[006引其中,少佑读示在k2时刻的探测器实际输出电流;
[0070] 在换档区域外,将探测器实际输出电流加上式(19)表示的换档引起的电流偏置 量,得到中子通量密度产生的电流信号,然后再对此电流信号进行延迟消除。
[0071] 综上所述,本发明具有W下有益效果;(1)本发明整体工序简单,便于实现,能对 饥自给能中子探测器的电流信号进行延迟消除处理,并能有效抑制噪声,使得饥自给能中 子探测器在反应堆瞬态工况时也能正常使用;本发明基于肥/H-混合滤波器实现,仅要求 测量误差通道所对应的滤波误差方差有一个上界,在输入信号是一个具有有限能量的不确 定信号时也能正常应用;本发明应用时将滤波器设计转化为相应线性矩阵不等式计算,方 便计算,可W方便地使用Matl油的LMIToo化OX进行求解。
[0072] (2)本发明解决了先进堆巧测量系统(核反应堆功率分布在线监测系统)所用的 堆内饥自给能中子探测器信号的延迟消除问题。利用H2/H-混合滤波器对饥自给能中子 探测器信号进行延迟消除、平滑、降噪处理,通过适当选取H2/H-混合滤波器参数,能够很 好的达到信号延迟消除效果和噪声抑制效果的最佳平衡。本发明能够保证饥自给能探测器 电流信号直接用于先进堆巧测量系统后续环节,而不丧失准确度。
[0073] (3)本发明对饥自给能中子探测器的电流信号进行延迟消除处理,响应时间(阶 跃通量变化时,信号恢复到稳态电流的90%所需的时间)在2~10秒内。
[0074] (4)本发明对饥自给能中子探测器的电流信号延迟消除过程中,对测量电流信号 进行降噪处理,噪声放大倍数(延迟消除处理后的电流相对误差与噪声之比)抑制在1~ 8倍。
[00巧](5)本发明能有效处理因硬件换挡造成的阶跃对延迟消除效果的影响。
【附图说明】
[0076] 图1为本发明的饥自给能中子探测器结构图;
[0077] 图2为本发明一个具体实施例的处理流程图;
[007引图3为饥与热中子核反应图。
[0079] 附图中标记及相应的零部件名称;1-发射极,2-绝缘层,3-收集极,4-导线,5-保 护壳,6-绝缘电缆,7-电流线,8-本底线,9-密封管,10-电流输出端。
【具体实施方式】
[0080] 下面结合实施例及附图,对本发明做进一步地的详细说明,但本发明的实施方式 不限于此。
[00引]实施例:
[0082] 如图1所示的饥自给能中子探测器结构图,其中各个序号的零部件名称对应为: 1-发射极,2-绝缘层,3-收集极,4-导线,5-保护壳,6-绝缘电缆,7-电流线,8-本底线, 9-密封管,10-电流输出端。该饥自给能中子探测器,其特性参数为;A52= 0.0036s^,c= 0. 01,a= 0. 99。图3为饥与中子核反应原理过程图,对于图3的反应过程中,采用图1的 装置进行测量。如图2所示,基于肥/H-混合滤波消除饥自给能探测器信号延迟的方法, 包括依次进行的W下步骤:步骤1、建立饥与热中子的核反应模型;步骤2、采用直接变换建 立核反应模型对应的离散状态方程;步骤3、确定饥自给能探测器电流的瞬时响应份额;步 骤4、利用肥/H-混合滤波器对饥自给能探测器电流信号作延迟消除。
[0083] 本实施例建立饥与热中子的核反应模型的具体实施步骤如下;
[0084] 在反应堆瞬态工况下,通量的变化引起饥自给能中子探测器电流的变化并不同 步,后者较前者有一定的滞后,描述上述反应的具体公式如下:
[0085]
(1)
[008引其中,0 (t)为中子通量,NsiU)为Sly的核密度,Ns2(t)为52v的核密度,0 51为Sly的中子吸收截面,^52为52V的衰变常量,I(t)为饥自给能探测器输出电流,Kpy为瞬时成分 的灵敏度,Kgy为瞬时成分的灵敏度;
[0087] 将式(1)变形得到如下等式:
[0088]
[00川其中,mi(t)、m2(t)分别代表51v,52v的存量,c为电流的瞬时份额,a为电流的e衰变份额。
[0092] 本实施例采用直接变换建立核反应模型对应的离散状态方程的具体实施步骤如 下:
[009引令L(t) =Ani2(t)代入式(2)、式做及式(4)中,将连续时间的常微分方程直 接进行离散化,并添加噪声项,得到W下离散状态方程:
[0094]
[0100] 本实施例确定饥自给能探测器电流的瞬时响应份额的具体实施步骤如下;在反应 堆启动物理实验阶段,通过升/降反应堆功率形成功率台阶,记录相应的堆外探测器信号 实测值与饥自给能探测器信号实测值。堆外探测器能够瞬时响应中子通量的变化,相应的 实测值可认为是真实的中子通量。通过调整瞬时响应份额的理论值给定N个不同的瞬时响 应份额预测值,再将堆外探测器信号实测值代入离散状态方程,可W得到N组饥自给能探 测器信号理论值,将理论值与饥自给能探测器信号实测值进行比较,取其中符合程度最好 的某组理论值相应的瞬时响应份额预测值为后续延迟消除所采用的瞬时响应份额。
[0101] 本实施例利用肥/H-混合滤波器对饥自给能探测器电流信号作延迟消除的具体 实施步骤如下:
[0102] 对于一个离散控制过程系统,该系统可用一个状态方程来描述:
[010引X化+1) =Ax(k)+BiW(k)+B2V化)
[0104]y似=Cx似+DiW似 +D2V化) (9)
[010引Z化)=Lx化)
[010引其中,x(k)为第k次采样点的n维状态向量,w(k)系统过程噪声,v(k)为系统观 测白噪声,y似为第k次采样点的测量值,z似为1维待求向量,L为l*n维矩阵;
[0107] 假定系统是渐近稳定的,则对给定的常数丫〉0,要求设计一个渐近稳定的满阶线 性滤波器 [010 引
[0111] 是渐近稳定的,则对应于通道的滤波误差方差有一个上界,即 熙E护(带(邱<b'ace,对应于通道乏的滤波误差向量满足I间<Y||w||2,其中
[0112]
(12)
[0113] 对于给定的常数丫〉0W及trace〉0,系统存在一个肥/H混合滤波器,当且仅当 W下的线性矩阵不等式成立
[0114]
[0116] 其中R、X为待求解的对称正定矩阵,而S、Z、T为待求解的一般矩阵;
[0117] 得到上述矩阵后,肥/H-混合滤波器的相关矩阵表示如下:
[011 引Af= (R-幻-Is,Bf= (R-幻Cf=T (巧);
[0119] 对于饥自给能探测器,由其离散状态方程可知方程巧)中的对应矩阵为:
[0123] C= [1c]
[0124] Di= [0]
[0125] 化二[1]
[0126] L= [0 1]
[0127]通过求解线性矩阵不等式(13)、(14),可得肥/H-混合滤波器矩阵4,、8,八,,从而 可W由如下步骤获取消除延迟后任意时刻的探测器电流值:
[012引 由初始电流测量值j)(0)可得
I初始0时刻延迟消除后电流值为 £(()) =C,i(0);
[0129] 对于任意k+1化=0, 1,.
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