国产欧美日韩精品a在线观看-国产欧美日韩精品一区二区三区-国产欧美日韩精品综合-国产欧美中文字幕-一区二区三区精品国产-一区二区三区精品国产欧美

李超（1974－）

男，河南南陽人，畢業于上海電力學院電力系統及其自動化專業，

現就職于大亞灣核電運營管理有限責任公司。

　　1 SIP系統背景介紹

　　SIP系統又叫做過程儀表系統，作為核島KRG系統的一部分，其作用是將由變送器測量得到的過程變量(壓力、水位、流量、溫度、轉速等)信號進行必要的處理，最終經閾值處理形成邏輯保護信號，送至RPR進行邏輯運算(3取2或4取2)形成保護指令。SIP系統和RPN(核儀表系統)、RPR(反應堆保護系統)以及所有專設安全系統(如RIS、EAS、ETY等)一起，構成廣義的反應堆保護系統。在正常運行工況下，SIP系統的故障是隱蔽的。但是，SIP作為反應堆廣義保護系統一個重要組成部分，其故障將直接威脅到核電站的安全和正常運行。為了及時發現故障以保證SIP系統的可用性，必須對SIP系統進行定期試驗。而開發新型的定期試驗裝置的一個重要功能就是對SIP系統中的具有時間參數的模塊進行系統辨識。由于一些靜態模塊例如加法器ZO模塊和函數發生器GD模塊等在大修期間是容易調教的，它們的輸出只與其輸入有關，而且不隨著時間的改變而改變，而慣性環節FI、超前滯后環節MT和微分環節DR動態時間參數模塊的輸出即跟其輸入有關也跟時間有關。故對這些模塊進行系統辨識具有很強的實踐性而且是很有意義的，既方便了系統模塊調教，更加有利于保障SIP系統運行的可靠性。

　　2 辨識系統和LabVIEW簡介

　　辨識理論是研究利用系統的輸入輸出數據，通過一定的準則建立系統等價模型的理論。由于實際系統的復雜行為，辨識理論在系統建模和控制工程中都得到了廣泛的應用。隨著計算機硬件和軟件技術的發展，使得目前采用一些高級軟件和集成硬件模塊，可以很容易組成“虛擬儀器”。這相對于采用傳統儀器儀表構成的系統，可大大縮短開發時間和成本。

　　早在八十年代，隨著NI LabVIEW的誕生，形成了一種“虛擬儀器”概念。在計算機上安裝數據采集卡，然后利用軟件在屏幕上生成儀器面板，并且用軟件對信號進行處理和分析，這就構成了一臺虛擬儀器。虛擬儀器的主要特點是：具有用戶定制的個性化面板，適合于信號處理應用，開發周期短、成本低、維護方便，易于應用新理論、新算法和新技術。LabVIEW是一種常用的虛擬儀器開發應用軟件，利用它組建儀器和數據采集系統可以簡化程序的設計。并且提供了功能強大的高級數學分析庫，包括統計、估計、回歸分析、時域和頻域算法等可滿足各種計算和分析需要。為小波、系統辨識和數組濾波器等高級或特殊分析場合提供了附加軟件包。

　　本文討論的辨識平臺基于LabVIEW環境下，以實際的SIP系統中具有時間動態參數的通道為對象，信號發生、采集功能和辨識模型構成一套系統辨識試驗平臺。

　　3 系統辨識結構圖

　　圖1 SIP系統RCP10回路簡圖

　　SIP系統的每個回路都包括CC開關(模擬量信號的輸入點)、PT點(模擬量信號的監測點)和XU(數字量信號的輸出點)。圖1為SIP系統RCP10回路的一個帶有動態模塊參數FI、MT和DR的回路簡圖，其中PT點即為SIP系統的模擬量信號監測點。

　　

圖2 系統辨識結構圖

　　系統辯識結構如圖2所示，系統主要采用了一臺工控機和兩塊NI公司的數據采集卡來實現，即PCI6289和PCI6733。PCI6733有8路AO，M系列板卡PCI6289有32路AI和48路DI。 PCI6733板卡輸出的模擬量信號通過信號調理模塊注入到SIP系統的448CC和495CC開關點處，其中MT模塊的輸入和輸出的PT點為439PT和440PT，FI模塊的輸入和輸出的PT點為443PT和475PT，DR模塊的輸入和輸出的PT點為439PT和444PT。以上PT點信號通過信號調理模塊送到PCI6289板卡來采集。系統通過對輸出信號及采集信號進行處理得到動態時間參數模塊的傳遞函數。

　　4 基于LabVIEW的系統辨識設計與實現

　　經典的系統辨識方法的發展已經比較成熟和完善，包括階躍響應法、脈沖響應法、頻率響應法、相關分析法、譜分析法、最小二乘法和極大似然法等。針對大亞灣SIP系統中，具有動態參數模塊的只有FI模塊，其傳遞函數為，超前滯后環節MT模塊，其傳遞函數為，微分環節DR模塊，其傳遞函數為。本文采用階躍響應法來實現動態模塊的辨識。

　　SIP系統中具有動態環節模塊的板件輸入為1-5V，而輸出也限制在了1-5V的范圍內，故加階躍信號時的初值信號應為1-5V范圍之內，初值選擇為1V的信號。由于板件的輸出也加以限制故階躍的幅值不易過大，即統一選擇了0.3V的階躍信號。由于剛注入1V信號時，系統本身有一個階躍響應，但是由于輸出的限制，此段數據不應作為系統辨識的有效數據之用，當系統過幾十秒中系統穩定之后，再注入0.3V的階躍信號，此段數據為有效數據。即前40秒輸出為1V，后面30秒輸出為1.3V的階躍，數據采集時采集后30秒鐘的信號作為系統辨識的輸入。

　　4.1 慣性環節FI模塊

　　慣性環節FI模塊的傳遞函數為，當有一個初值1V信號注入時，即，y值會有一個階躍響應，具體理論推導如下：

　由此可見，當時，。在RCP10通道中。

　　圖3 FI模塊的輸入輸出波形圖和傳遞函數

　　由上述理論推導公式可知系統穩定之后，即40秒之后系統穩定在了初值1V，圖3為FI模塊的輸入輸出波形圖以及系統傳遞函數圖，即PCI6289采集的443PT和475PT點的信號的波形圖，階躍一條曲線(443PT)為系統辨識模塊的輸入信號，即系統辨識工具包中SI Estimate Transfer Function Model.vi的stimulus signal項，平滑曲線(475PT)為經過動態模塊FI之后的信號，也作為系統辨識模塊的輸入信號，即系統辨識工具包中SI Estimate Transfer Function Model.vi的response signal項，由于FI模塊的傳遞函數分子和分母的階數已經確定，即分母為1，分子為0，故最終可匯出的系統的傳遞函數。

　　4.2 超前滯后環節MT模塊

　　超前滯后環節MT模塊傳遞函數為，當有一個初值1V信號注入時，即，y值會有一個階躍響應，具體理論推導如下：

　　由此可見，當時，。在RCP10通道中，。

　　圖4 MT模塊的輸入輸出波形圖和傳遞函數

　　由上述理論推導公式可知系統穩定之后，即40秒之后系統穩定在了初值1V，圖4為MT模塊的輸入輸出波形圖以及系統傳遞函數圖，即PCI6289采集的439PT和440PT點的信號的波形圖，階躍曲線(439PT)為系統辨識模塊的輸入信號，即系統辨識工具包中SI Estimate Transfer Function Model.vi的stimulus signal項，平滑曲線(440PT)為經過動態模塊FI之后的信號，也作為系統辨識模塊的輸入信號，即系統辨識工具包中SI Estimate Transfer Function Model.vi的response signal項，由于MT模塊的傳遞函數分子和分母的階數已經確定，即分母和分子為1，故最終可匯出的系統的傳遞函數。

　　4.3 微分環節DR模塊

　　微分環節模塊傳遞函數為，當有一個初值1V信號注入時，即，y值會有一個階躍響應，具體理論推導如下：

　　由此可見，當時，在RCP10通道中。

　　圖5 DR 模塊的輸入輸出波形圖和傳遞函數

　　由上述理論推導公式可知系統穩定之后，即40秒之后系統穩定在了0V，由于DR模塊板件本身的特性，輸出值是在理論基礎上疊加了1V的信號，圖5為DR模塊的輸入輸出波形圖以及系統傳遞函數圖中可知，即PCI6289采集的439PT和444PT點的信號的波形圖，階躍曲線(439PT)為系統辨識模塊的輸入信號，即系統辨識工具包中SI Estimate Transfer Function Model.vi的stimulus signal項，平滑曲線(444PT)為經過動態模塊DR之后的信號，由于此信號是疊加了1V之后的信號，所以應該減去1V之后的信號作為系統辨識模塊的輸入信號，即系統辨識工具包中SI Estimate Transfer Function Model.vi的response signal項，由于DR模塊的傳遞函數分子和分母的階數已經確定，即分母和分子為1，最終可匯出的系統的傳遞函數。

　　5 結論

　　利用虛擬儀器技術設計的系統辨識平臺，在功能和特性上都滿足而且實現了SIP系統辨識的開發，使用NI公司的數據采集卡以及LabVIEW圖形化開發環境設計的平臺，使用和維護比較方便并且性能穩定可靠。

　　參考文獻：

　　[1] National Instruments Corporation.LabVIEW User Manual.

　　[2] 楊樂平，李海濤 趙勇.LabVIEW高級程序設計.北京:清華大學出版社.2003.

　　[3] 劉君華，賈惠芹.虛擬儀器圖形化編程語言LabVIEW教程.西安:西安電子科技大學出版社.2001.

　　[4] 候國屏，王坤，葉齊鑫. LabVIEW 7.1編程與虛擬儀器設計[M]. 清華大學出版社. 2005.7.

　　[5] 雷振山.LabVIEW7 Express實用技術教程[M] .北京.中國鐵道出版社,2004.