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基于SSA-LSTM的海洋条件下稳压器液位回归预测研究

李东阳 权紫轩 张彪 李江宽 谭思超 田瑞峰

李东阳, 权紫轩, 张彪, 李江宽, 谭思超, 田瑞峰. 基于SSA-LSTM的海洋条件下稳压器液位回归预测研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(2): 293-299. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.050045
引用本文: 李东阳, 权紫轩, 张彪, 李江宽, 谭思超, 田瑞峰. 基于SSA-LSTM的海洋条件下稳压器液位回归预测研究[J]. 核动力工程, 2025, 46(2): 293-299. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.050045
Li Dongyang, Quan Zixuan, Zhang Biao, Li Jiangkuan, Tan Sichao, Tian Ruifeng. Research on Regression Prediction of Pressurizer Liquid Level under Ocean Conditions Based on SSA-LSTM Neural Network[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(2): 293-299. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.050045
Citation: Li Dongyang, Quan Zixuan, Zhang Biao, Li Jiangkuan, Tan Sichao, Tian Ruifeng. Research on Regression Prediction of Pressurizer Liquid Level under Ocean Conditions Based on SSA-LSTM Neural Network[J]. Nuclear Power Engineering, 2025, 46(2): 293-299. doi: 10.13832/j.jnpe.2024.050045

基于SSA-LSTM的海洋条件下稳压器液位回归预测研究

doi: 10.13832/j.jnpe.2024.050045
详细信息
    作者简介:

    李东阳(1986—),男,副教授,博士生导师,现主要从事反应堆热工水力方面的研究,E-mail: lidy@hrbeu.edu.cn

  • 中图分类号: TL334

Research on Regression Prediction of Pressurizer Liquid Level under Ocean Conditions Based on SSA-LSTM Neural Network

  • 摘要: 为保证核动力装置在海洋环境下的安全运行,有必要建立一套计算模型获得稳压器内的实时液位。通过搭建实验系统采集相关数据,采用基于麻雀搜索算法(SSA)优化长短期记忆(LSTM)神经网络(SSA-LSTM),根据测得的压力、运动姿态等关键参数建立液位回归预测模型。研究结果表明,所建立的液位回归预测模型预测精度优秀,明显优于其他传统神经网络。此外,该模型的泛化能力良好,对于新鲜样本的预测精度也较高,将其集成到控制系统中可实时输出稳压器液位,从而提高海洋条件下核动力装置运行的安全性,并为后续核动力装置的智能运维提供参考。

     

  • 图  1  实验系统

    Figure  1.  Experimental System

    图  2  LSTM神经网络原理图

    Figure  2.  Schematic Diagram of LSTM Neural Network

    图  3  SSA-LSTM模型流程图

    Figure  3.  Flowchart of SSA-LSTM Model

    图  4  不同工况下训练集的实验数据

    Figure  4.  Experiment Data of Training Set under Different Operating Conditions

    图  5  训练过程中的学习曲线

    Figure  5.  Learning Curves during the Training Process

    图  6  不同工况下的不同神经网络预测值与真实值对比

    Figure  6.  Comparison between Predicted Values and True Values of Different Neural Networks under Different Operating Conditions

    表  1  实验系统各参数的测量精度 %

    Table  1.   Measurement Accuracy of Experimental System Parameters

    参数仪表不确定度采集不确定度B类不确定度
    压力0.0250.50.501
    运动姿态0.3300.330
    水箱质量0.5000.50.707
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    表  2  实验工况设置

    Table  2.   Experimental Operating Conditions

    工况编号水位状态横摇条件纵摇条件
    P1上充15°/5 s
    P2下泄15°/7 s
    P3上充10°/5 s10°/10 s
    P4下泄10°/7 s10°/10 s
    T1下泄15°/5 s
    T2上充10°/7 s10°/10 s
    T3上充15°/7 s
    T4下泄10°/5 s5°(倾斜)
    T5上充10°/5 s5°(倾斜)
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    表  3  不同数据集下的模型表现

    Table  3.   Model Performance under Various Datasets

    数据集/个RMSE/mmR2
    20006.838±0.6630.756±0.048
    30005.352±0.0820.849±0.005
    40004.967±0.1670.871±0.009
    50004.371±0.1190.901±0.005
    60004.368±0.1970.903±0.009
    70004.245±0.2280.905±0.010
    80004.291±0.1120.902±0.006
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    表  4  不同神经网络下的RMSE数据对比 mm

    Table  4.   Comparison of RMSE Data under Different Neural Networks

    工况编号LSTMBPELM
    T14.31615.21110.139
    T22.3269.38611.497
    T34.45813.2388.810
    T413.42010.79514.423
    T52.12810.0534.445
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-05-15
  • 修回日期:  2024-06-17
  • 网络出版日期:  2025-01-15
  • 刊出日期:  2025-04-15

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