HL-2A装置等离子体水平位移控制

HL-2A装置是带封闭偏滤器的磁约束托卡马克实验装置，于2002年底建成并通过国家验收。2003年在各子系统准备充分和等离子体水平位移反馈控制系统投入运行后，实现了首次重复的偏滤器位形等离子体放电实验。     

基于深度神经网络的HL-2A等离子体水平位移研究

基于门控循环单元(GRU)的神经网络,构建预测模型的网络拓扑结构,训练和测试了HL-2A装置等离子体水平位移系统响应模型。测试结果显示了该模型对43%的样本数据的拟合度超过80%。把该网络模型作为被控对象,使用基于径向基函数(RBF)神经网络的模型参考自适应控制(MRAC)算法,设计了一个HL-2A等离子体水平位移的MRAC系统。仿真结果显示,该控制系统的输出响应能快速地跟踪各种输入参考信号,控制器能够较好地控制等离子体的水平位移并具有强的抗扰动能力。     

HL-2A等离子体自适应控制研究

在托卡马克装置中。等离子体控制是一项重要的基础性工作。是托卡马克装置等离子体能够平衡而正常放电运行的重要的基本条件。由于常规的PID控制器原理简单。整定方便，鲁棒性较强和不要对象精确的数学模型而被国际上多数托卡马克所采用，并且得到了一些很好的控制效果，但是它不能很好适应放电过程中等离子体参数变化如辅助加热、补充送气和弹丸注入等情况。在控制过程中，自适应控制系统不断地测量被控系统的状态和参数，实时对控制指标与期望指标比较，根据自适应控制规律及时作出决策，自动补偿模型阶次、参数和输入信号非预知的变化，改变控制器的结构和参数。以便保证系统运行在某种意义下的最优或次最优状态。     

HL-2A装置上一种测量等离子体位移的新方法

描述了用非对称结构的拾取线圈测量托卡马克装置等离子体位移和极向场不对称因子的方法,介绍了HL-2A装置拾取线圈的布置和位移测量的实验结果。并把用此方法测量的等离子体位移与用其他诊断方法测量的结果进行了比较。     

HL-2A装置LHCD实验的控制

为了研究非感应方式等离子体电流的产生，在HL-2A装置上开展了低杂波电流驱动实验，并对LHCD实验进行了微机控制。在2004年的实验中准确无误地将微波投入了装置，实现了对整个LHCD系统运行状态的监控和系统保护。在等离子体破裂时，控制系统会立即切断微波对装置的投入。     

HL-2A等离子体的控制和边界识别

在托卡马克装置中，等离子体控制是一项重要的基础性工作，是托卡马克装置等离子体能够平衡、正常放电运行重要而基本的条件。这项工作包括等离子体电流、位置、形状、密度、电流分布、q值的控制和等离子体破裂控制等。其中电流、位置和密度的控制是圆截面等离子体的基础性工作；对于非圆截面装置，除了电流、位置和密度的控制之外，形状的识别和控制又是必不可少的基础性工作。这其中等离子体形状的识别和位置控制又是最复杂和最困难的。本论文给出了HL-2A装置等离子体电流和水平位移控制的理论模型和MATLAB仿真结果，并具体介绍了目前HL-2A装置等离子体控制系统的软、硬件组成。     

HL-2A装置等离子体可见光成像系统

为了配合HL-2A装置的工程联调和首次等离子体放电，需要一种可靠和直观的诊断手段，以确认产生了所谓的“First plasma”(初始等离子体)放电。为此我们研制了一套新的诊断系统，即等离子体可见光成像。等离子体成像是近年来发展起来的一项先进诊断手段。目前在托卡马克装置上广泛采用。     

HL-2A装置等离子体水平位移控制

介绍了HL-2A装置等离子体水平位移反馈控制系统的硬件组成、控制流程和控制算法,反馈控制的调试过程。在相同参数放电条件下比较了等离子体位移的受控情况。等离子体位移的控制结果较为满意。     

HL-2A装置边缘等离子体参数测量

等离子体的杂质含量由杂质源分布以及SOL和芯部等离子体中各种杂质输运过程确定。HL-2A装置主真空室的活动马赫／雷诺协强／朗缪尔10探针阵列具有很高的时间和空间分辨能力，能够直接测量边缘等离子体参数并研究边缘扰动和相关特性。大量的实验表明：约束的改进与旋转速度的增加和边缘涨落的下降密切相关。     

HL-2A装置边缘等离子体的实验观测

HL-2A装置边缘等离子体在中平面的特性是通过可移动的探针组、快速扫描气动4探针和LHW天线边缘的固定4探针进行研究的。用于测量主等离子体边缘的温度、密度、悬浮电位、空间电位、径向和极向电场、雷诺协强、径向和极向等离子体流速及其径向分布。偏滤器靶板上的14组嵌入式静电3探针阵列用于测量同一环向截面的内外中性化板上的电子温度、密度、悬浮电位及其分布。     

HL-2A装置低杂波加热实验系统的微机控制与数据采集设计方案

为了对等离子体与波的相互作用进行研究，在HL-2A装置中将开展低混杂波电流驱动和电子回旋加热实验，拟采用微机控制。同时为了使波加热实验简便、灵活，确保装置放电时人身安全和设备安全必须实施微机控制。HL-2A装置上低杂波加热实验系统微机控制主要任务是监视整个系统的运行状态、控制整个系统放电过程的时序、保护系统的逻辑控制以及与中央控制系统的通信联络等。     

自适应控制在HL-2A等离子体电流控制中的应用

研究了一种新型的坚实可靠的自适应控制算法在HL-2A装置等离子体电流控制中的应用,并使用MATLAB进行了计算机仿真。结果表明,该控制方法与典型的PID控制相比,能显著地提高系统的动态响应性能。且具有较好的抗干扰性。     

HL-2A装置低参数运行的等离子体边界

因为等离子体最后的封闭磁面（LCFS）最终决定等离子体的截面形状，并且等离子体位形与许多热点的先进托卡马克（AT）和聚变堆课题相联系，例如电流密度的控制、等离子体平衡、刮离层（SOL）、粒子和能量行为、高能等离子体以及MHD不稳定性抑制等，所以目前的托卡马克仍然需要对边界的相关物理进行研究，例如边界确认、等离子体平衡和极向磁通损失等。从控制AT或者研究放电等离子体物理性质来看。获得相对准确的与边界相联系的等离子体平衡性质也是重要的。     

HL-2A装置主机真空性能的改善

HL-2A装置真空室内部件数目繁多，容器本体上的密封部位多达几百个，特别是真空室内多极场线圈真空套从真空室的预装阶段开始，经常会出现一些漏气问题，此问题在原ASDEX运行时就是一个棘手的问题，已进行了多次修补。大部分漏点均发生在厚度仅为约0．2mm的波纹管上，无法采用氩弧焊接，所有这些漏点的修补均采用无铅焊料通过钎焊工艺完成。     

HL-2A装置等离子体可见光成像系统的组建及其在位形识别上的应用

为了对HL-2A装置等离子体放电过程提供直观的观测，我们研制了一项新的诊断手段，即等离子体可见光成像系统(TTV)，这种诊断是近年来发展的先进诊断和测量方式，目前在国外托卡马克装置上得到了广泛的应用，而在国内托卡马克装置上则是首次采用。     

FBI程序对HL-2A装置等离子体边界计算的初步结果

JT-60U装置上的FBI程序是运行于UNIX操作系统下综合的等离子体参数计算系统，该程序已在HL-2A装置上采用了，其主要计算模块的功能是使用等离子体边界外的电磁测量信号，利用丝电流方法识别等离子体边界。程序引进时最大程度地考虑了两个装置电磁测量系统、装置尺寸结构和线圈系统的不同而进行了修改。     

HL-2A装置等离子体边缘的单探针快采测量

托卡马克装置等离子体边缘和刮离层(SOL)物理的实验和理论研究是目前聚变装置中等离子体的杂质含量、杂质源分布以及SOL和芯部等离子体中各种杂质输运过程研究的重要课题之一。等离子体表面相互作用导致杂质的产生和随后杂质传输以及对芯部等离子体的污染。在孔栏和偏滤器靶板表面上易产生的离子通量的电荷态和能量通过物理贱射是确定杂质释放大小的最重要因素，而化学贱射是取决于表面形成的元素、碰撞的等离子体和表面温度。杂质传输强烈地取决于刮离层等离子体的背景特征，如温度、密度、传输效率和流速。     

HL-2A装置偏滤器中的微波干涉仪测量

微波干涉仪测量等离子体电子密度是一种常规监测工具，利用这种工具可以给出电子密度随时间变化的波形图。等离子体电子密度和微波干涉仪测出的相位差之间的关系为：