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。     

HL-2A装置等离子体水平位移的模型参考自适应控制

等离子体水平位移控制是托卡马克等离子体控制中最基本的控制之一。我们所提供的垂直磁场必须随着等离子体电流、极向比压及内自感等参数的变化而变化，才能保证等离子体柱位于真空室的中心。在HL-2A装置第一阶段的实验中，等离子体的电流和位移控制采用PID控制，虽然PID控制能满足HL-2A装置第一阶段的实验要求，但对于今后越来越复杂，     

HL-2A装置等离子体反馈控制系统

由于在HL-2A装置建设时期受时间、人力和财力等多方面因素的限制，在2002年装置验收时反馈控制仅限于完成程序控制的初步功能。随着HL-2A装置工程建设的开展和装置物理实验的需要，迫切需要在程序控制的基础上，建立一套完善的等离子体放电反馈控制系统。     

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。     

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介绍了磁通环法测量等离子体位移的原理。通过计算由磁通环及其附近小磁探针得到的数据,给出了位移随时间变化的曲线。通过将所得到的等离子体位移的变化趋势与非对称探针和CCD相机的测量结果进行比较,验证了磁通环法测量的正确性。该测量方法已用于HL-2A等离子体位移反馈控制系统。     

HT-7铁芯超导托卡马克等离子体电流和水平位移多变量反馈控制

对有双层低温厚壁铜壳的铁芯超导托卡马克等离子体电流和位移反馈控制进行了分析,采用一种新颖的方法对铁芯饱和而引起的电磁参数非线性和时变性进行了处理,用等效正反串线圈模型代替厚壁铜壳,从而建立了HT-7超导托卡马克等离子体电流和水平位移反馈控制状态方程模型.并采用了检测中间状态变量进行补偿而达到解耦的目的,设计出了托卡马克等离子体位移和电流反馈控制系统,在实验中得到了很好的结果.该方法大大减少了反馈控制的计算工作量并提高了响应速度.使得铁芯、厚壁铜壳与线圈之间的强耦合给等离子体控制带来的困难迎刃而解. 关键词：     

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装置等离子体可见光成像系统

在HL-2A装置上研制了等离子体可见光成像系统,用于孔栏、偏滤器位形放电的诊断。该成像系统由彩色摄像机、观察窗和转向镜、广角收集和准直透镜组、采集卡和计算机组成。本文描述了系统的布局和各部件参数的匹配,报道了观测到的实验结果。等离子体成像系统能监视放电的整个过程,实时显示可见光辐射图形,特别在识别孔栏与偏滤器位形放电的诊断中发挥了重要作用,成为HL-2A装置放电的重要诊断手段。     

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设计了HL-2A装置主机真空室烘烤温度反馈控制系统,用实验法获得系统近似数学模型,建立了HL-2A装置烘烤系统阶跃响应模型。运用控制理论对系统性能指标进行了设计分析,利用Simulink软件对控制系统进行了稳定性分析,通过西门子PLC300系统对此控制系统进行了软硬件实现。     

HL-2M装置反馈控制系统的设计

简要描述HL-2M控制系统的概念设计,主要对其中反馈控制部分作了介绍,重新编写了反馈控制程序。为了满足HL-2M装置对控制系统的进一步要求,重新设计了反馈控制系统程序。对其中一些功能的实现方法进行了设计改进,引入了由反射内存卡构建的实时通讯网络,并以此通讯网络为基础进行了反馈控制系统的架构布局。在Linux操作系统中,利用以前放电的实验数据,模拟测试了新的反馈控制系统。测试结果良好,满足预期要求。     

Plasma Feedback Control System for HL-2A Tokamak

As the limit of time and budget etc, the control system of HL-2A just could be operated in programmed discharge when HL-2A was checked and accepted in 2002. Recent years, many subsystem of HL-2A have been improved in functions and performances. And the demand for experiment of HL-2A is becoming more and more higher in plasma discharge parameters. So it＇s necessary to develop a plasma feedback control system （ FBCS ） which has enough functions and good stability and reliability to satisfy the demand of experiment on HL-2A.     

中国环流器二号A装置(HL-2A)工程研制

中国环流器二号A装置(HL 2A)(设计指标:大半径1.65m、小半径0 4m、环向磁场2 8T、环向等离子体电流480kA)是我国已建成的第一个偏滤器托卡马克实验型磁约束聚变装置。HL 2A装置的首要研究目标是利用其独特的大体积极向偏滤器在高参数等离子体条件下开展与偏滤器位形运行有关的研究。本文总结了HL 2A装置工程设计、制造与安装、工程调试等研制的主要内容和关键技术。工程调试和初步物理实验的结果表明:HL 2A装置的主要工程参数和性能已具备开展物理实验的条件,并已成功地运行于偏滤器位形。2003年11月底,HL 2A装置获得等离子体电流168kA,等离子体存在时间920ms,等离子体线平均密度1.7×1019m-3,环向磁场1 4T,极限真空度为4.6×10-6Pa。     

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采用增量式PID控制算法和基于FPGA的相移数字触发器组成的励磁反馈控制系统实现对HL-2A装置脉冲发电机输出的控制,并通过基于西门子PLC构成的逻辑控制系统保护励磁系统的安全。实际运行结果表明,该励磁控制系统具有控制精度高、运行稳定可靠的优点。     

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The design and implement of logical control and monitor system of the lower hybrid current drive (LHCD) system on HL-2A tokamak was present. The system was based on the SIEMENS S7-400 series PLC. The performance on anti-interference was increased by using the industrial ethernet network, optical fiber isolation, embedded controller technology. The interlocks, parameter setting and remote monitor were established. The lower hybrid wave was injected into HL-2A plasma with the logical control system. It shows the logical control system was successfully developed.     

HL-2M等离子体垂直不稳定性的反馈控制研究

使用无源稳定导体和主动控制线圈来控制HL-2M等离子体的垂直不稳定性。计算了等离子体垂直不稳定性增长时间,构建了等离子体垂直不稳定性控制的线性模型,然后用MATLAB对采用PID算法的垂直不稳定性控制系统进行了模拟仿真。结果表明,无源稳定导体和主动控制线圈能够快速稳定等离子体的垂直不稳定性运动,这也表明设计是可行的。