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第卷第期核聚变与等离子体物理. . .
年月.
文章编号:———
.超导托卡马克极向场反馈控制系统
罗家融,王华忠,赵皖平
中国科学院等离子体物理研究所,合肥
摘要:超导托卡马克的极向场反馈控制系统是装置正常运行的重要保证。该控制系统以总线机
箱为基本单元、数字信号处理器为核心,组成反馈时间为—的高速实时反馈系统。简要地叙述了该系统的基
本组成以及软件算法的研究。
关键词:总线机箱;等离子体位形和电流控制系统;数字信号处理器
中图分类号: 文献标识码:
引言极向场控制系统主要包括:等离子体建立、长时
,极向场系间数字和模拟混合式积分器以及等离子体位形和电
统采用一体化的设计方法。这种设计不仅可以使装流控制等部分。本文将对等离子体位形和电流控制
置的运行更加灵活,而且也可以使’.极向场系部分进行较为详细的介绍,但抑止垂直不稳定性的
统大大简化⋯。,由于全快速反系统,将不在本文讨论。
超导线圈的原因,极向场线圈上的电压不能加得过. 系统简介
高,变化的频率也不能过高,
制系统时予以具体考虑。在系统的控制模型中,极中,通过个环向大单匝环和磁探圈测量等离子
向场线圈中的总电流是程序场电流与一个相对较小体的磁通量和局部磁场强度,将其组合成一个测量
的反馈电流之和,由此来确定等离子体位形参数随矩阵,根据线性逼近算法得出等离子体的位形参数
时间的演变。在模拟过程中,为了控制等离子体的向量。然后用目标位形参数向量与测量位形参数向
形状和电流,反馈电流是实时计算出的所需的极向量的偏差来控制控制器以及所需的极向场线圈
场总电流与程序场电流参考值的差值。等离子体电流。只要将等离子体位形参数的偏差量控制在一
位形和电流的控制是通过利用此差值对极向场线圈定的范围内,那么线圈电流的变化量就不会很大,就
的电流控制的方式来实现的。由于该系统实时性要能保证这种控制约束的收敛性,从而保证在各种模
求特别严系统的响应时间不大于“.,而且控制式下,系统能将等离子体电流和位形约束在所期望
参数牵涉到大量的矩阵运算,因而必须采用一些特的状态下。对于控制器的参数,通过对各种预
殊方法予以解决。本文将对此控制系统进行较为详设参数的仿真来找出最优值。该系统的主要目标是
细的介绍。集中在控制矩阵的实现,也就是说通过使用不同参
数的控制算法来求解控制矩阵,利用误差控制法,最
. 等离子体位形和电流控制系统终找出所需要的控制矩阵。这种控制方式的控制效
收稿日期:一—;修订日期:——
基金项目:国家发展委员会“计投资号项目”子项目
作者简介:罗家融一,男,上海市人,研究员,博士生导师,年毕业于安徽安庆师范学院物理系,现主要从事分布
式控制、数据采集和网络通讯系统的研究。
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第期罗家融等:一超导托卡马克极向场反馈控制系统
果和响应时间的快慢完全取决于控制算法的求解精满足系统高速、大运算量的需要。多个同时运
度和速度。这种控制方式需通过目前较为先进的硬算才能保证系统的响应时间。在本系统中利用
件设备,诸如高速的总线机箱、嵌入式计算机、四个进行独立的并行