Dynamical modeling and control of helium circulator in high temperature gas-cooled reactor (HTGR) by considering the influence of active magnetic bearing (AMB)
Yüksek sıcaklık gaz soğutmalı reaktörde (HTGR) helyum sirkülatörünün aktif manyetik yatağın (AMB) etkisi dikkate alınarak dinamik modellenmesi ve kontrolü
- Tez No: 983687
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DONG ZHE
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Tsınghua Unıversıty
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Enerji Mühendisliği (enerji ve Güç Sistemleri) Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Nükleer Enerji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışması, mHTGR'lerde kullanılan helyum sirkülatörünün Aktif Manyetik Yatak'ın (AMB) etkisini göz önünde bulundurarak dinamik modellemesi ve kontrolü üzerine odaklanmaktadır. Bu nedenle, bu tezin temel amacı, AMB tarafından desteklendiği gibi, helyumun kütle akış hızının rotorun dönüşünden etkilendiğini göstermektir. Dönme hızının kütle akış hızı üzerindeki etkisine ilişkin önceden araştırma yapılmamış olması nedeniyle, bu çalışma araştırma alanını önemli ölçüde daha da güçlendirmiştir. Bu nedenle, bu tezin sunduğu yeni dinamik model ve açısal ve öteleme hızının ilgili kontrolör tepkileri, yer değiştirme, helyum sirkülatör kontrolü açısından özellikle Yüksek Sıcaklık Reaktörü – Çakıl Yataklı Modülde (HTR-PM) AMB tarafından desteklenen helyum sirkülatörünün lokalizasyonu için önemli bir adım olacaktır. Öncelikle literatürde bulunan dinamik modeller simüle edilmiş ve ilgili kontrolörler kutup yerleştirme ve kayma mod kontrolü (SMC) ile durum geri beslemesi yöntemi kullanılarak tasarlanmıştır. Simülasyonlar ve programlar oluşturmak için MATLAB/Simulink gibi yazılımlar kullanılmıştır. Rotorun yer değiştirmesi için elde edilen sonuçlar, referans belgesinde verilen sonuçlarla eşleşmiştir. Bununla birlikte, bu dinamik model sadece rotorun yer değiştirmesini ve jiroskopik etkiyi içeriyordu. Ayrıca, yeni bir dinamik model tanıtıldı. Bu model, rotor sistemine uygulanan harici torku ve bunun üç eksendeki açısal hızlarla birleştirme etkisini hesaba katar. Dönme hızı ile diğer açısal hızlar arasındaki bağlantı etkisi, bir açık döngü testi ile gösterilmiştir. Ayrıca, yeni model için kontrolörler tasarlanmış (durum geri bildirimi, tam durum tahmincisi ve SMC) ve yer değiştirme, hız ve dönme hızı gibi durumların optimizasyonu sağlanmıştır. Dönme hızı ve kütle akış hızının doğrudan ilişkili olduğu göz önüne alındığında, HTR-PM için iki değişken arasında cebirsel bir ilişki kurulmuştur.
Özet (Çeviri)
This thesis focuses on dynamical modeling and control of helium circulator which is used in mHTGRs by considering the influence of Active Magnetic Bearing (AMB). Thus, the major objective of this thesis is to show as supported by AMB that the mass flow rate of helium is affected by the rotation of the rotor. Due to the lack of prior research on the effect of rotational speed on mass flow rate, this work has notably further strengthened the research field. Therefore, outcomes of this thesis such as presented new dynamical model and related controller responses of angular and translational velocity, displacement will be important step in terms of helium circulator control, especially for localization of helium circulator supported by AMB in High Temperature Reactor – Pebble bed Module (HTR-PM). First of all, dynamical models that are found in the literature have been simulated and related controllers have been designed using method of state feedback by pole placement and sliding mode control (SMC). Software such as MATLAB/Simulink has been used to create simulations and programs. Obtained results for displacement of rotor have matched with the results given in reference paper. However, this dynamical model has only included the displacement of rotor as well as gyroscopic effect. Furthermore, a novel dynamical model has been introduced. This model accounts for the external torque applied to the rotor system and its coupling effect with the angular speeds in three axes. The coupling effect between the rotational speed and the other angular speeds was demonstrated through an open loop test. Furthermore, controllers for the new model have been designed (state feedback, full state estimator and SMC), and the optimization of states such as displacement, velocity, and rotational speed has been achieved. Considering that the rotational speed and the mass flow rate are directly correlated, an algebraic relationship between the two variables has been established for HTR-PM.
Benzer Tezler
- Design and control of an autonomous blimp
Otonom hava aracı (Zeplin) tasarımı ve kontrolü
ERTUĞRUL BAYRAKTAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. PINAR BOYRAZ
- Gemiler için kinematik bir stirling motorunun hareket mekanizmalarının incelenmesi
An investigation on driving mechanisms of the kinematic stirling engine for ships
SERDAR METE
Doktora
Türkçe
2023
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELMA ERGİN
- Pressure regulator design for liquid propellant rocket engines
Sıvı yakıtlı roket motorları için basınç regülatörü tasarımı
ÇAĞRI İNANÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Savunma ve Savunma Teknolojileriİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALİM RÜSTEM ASLAN
- Çeşitli akışkan akışı problemlerinin doğrusal veya doğrusal olmayan dinamik modellemesi ve kontrolü
Linear and non-linear dynamical modeling and control of various fluid flow problems
HÜSEYİN DENİZ KARACA
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiTobb Ekonomi ve Teknoloji ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. COŞKU KASNAKOĞLU
- Yürüyen robotların kinematik ve dinamik modellerinin modüler yaklaşım ile elde edilmesi
Kinematical and dynamical modeling of walking robots using modular approach
SÜLEYMAN BARAN HEPGÜVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiKontrol ve Otomasyon Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN TEMELTAŞ