1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Физика плазмы
  4. T. 49, № 12, 2023

Физика плазмы, 2023, T. 49, № 12, стр. 1348-1356

СИСТЕМА МАГНИТНОГО УПРАВЛЕНИЯ ПЛАЗМОЙ РЕАЛЬНОГО ВРЕМЕНИ С АЛГОРИТМОМ ВОССТАНОВЛЕНИЯ РАВНОВЕСИЯ В ОБРАТНОЙ СВЯЗИ ДЛЯ ТОКАМАКА ГЛОБУС-М2

А. Е. Коньков a, *, П. С. Коренев a, **, Ю. В. Митришкин a, b, И. М. Балаченков c, Е. О. Киселев c

a Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
Москва, Россия

b Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
Москва, Россия

c Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Санкт-Петербург, Россия

* E-mail: konkov@physics.msu.ru
** E-mail: pkorenev@ipu.ru

Поступила в редакцию 19.06.2023
После доработки 28.07.2023
Принята к публикации 28.07.2023

Аннотация

Для управления формой плазмы во время разряда в токамаке необходимо рассчитывать форму плазмы в реальном времени. Требования к скорости расчета формы особенно высоки для токамаков с небольшим радиусом, таких как Глобус-M2 (Санкт-Петербург, Россия). Представлена система магнитного управления плазмой реального времени для токамака Глобус-М2 с алгоритмом восстановления равновесия плазмы FCDI в обратной связи. Система управления содержит дискретные одномерные и матричные ПИД-регуляторы, синтезированные методом матричных неравенств на LPV‑модели плазмы, рассчитанной на экспериментальных данных, и осуществляет согласованное управление положением и формой плазмы, а также компенсацией рассеянного поля центрального соленоида. Алгоритм FCDI (Flux and Current Distribution Identification) был улучшен для работы в режиме реального времени, и позволяет восстанавливать форму плазмы за $20$ мкс. Моделирование цифровой системы управления с алгоритмом в обратной связи было проведено на стенде реального времени, состоящего из двух целевых машин реального времени (ЦВРМ) Speedgoat Performance, и продемонстрировало среднее значение TET (Task Execution Time, время расчета за такт) в 67 мкс.

Список литературы

  1. Ferron J., Walker M., Lao L., John H.S., Humphreys D., Leuer J. // Nuclear Fusion. 1998. T. 38. C. 1055. https://doi.org/10.1088/0029-5515/38/7/308

  2. Moret J.-M., Duval B., Le H., Coda S., Felici F., Reimerdes H. // Fusion Engineering and Design. 2015. T. 91. C. 1. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2014.09.019

  3. Huang Y., Xiao B., Luo Z., Yuan Q. // Fusion Engineering and Design. 2018. T. 128. C. 82. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2018.01.043

  4. Minaev V.B., Gusev V.K., Sakharov N.V., Varfolome-ev V.I. // Nuclear Fusion. 2017. T. 57. C. 066047. https://doi.org/10.1088/1741-4326/aa69e0

  5. Коренев П.С., Коньков А.Е., Митришкин Ю.В., Балаченков И.М., Киселев Е.О., Минаев В.Б., Сахо-ров Н.В., Петров Ю.В. // Письма ЖТФ. 2023. Т. 49. С. 36. https://doi.org/10.21883/PJTF.2023.07.54920.19468

  6. Mitrishkin Y.V., Korenev P.S., Kartsev N.M., Kuzne-tsov E.A., Prokhorov A.A., Patrov M.I. // Control Engineering Practice. 2019. T. 87. C. 97. https://doi.org/10.1016/j.conengprac.2019.03.018

  7. Mitrishkin Y.V., Prokhorov A.A., Korenev P.S., Pat-rov M.I. // Control Engineering Practice. 2020. T. 100. C. 104446. https://doi.org/10.1016/j.conengpraс.2020.104446

  8. Konkov A.E., Mitrishkin Y.V., Korenev P.S., Patrov M.I. // IFACPapersOnLine. 2020. T. 53. C. 7344. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2020.12.1000

  9. Ariola M., Pironti A. Magnetic Control of Tokamak Plasmas. Springer International Publishing, 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-319-29890-0

  10. Wesson J., Campbell D. Tokamaks. Clarendon Press, 2004. (International series of monographs on physics).

  11. Хайрутдинов Р.Р., Лукаш В.Э., Пустовитов В.Д. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 1007. https://doi.org/10.31857/s0367292121120039

  12. Пустовитов В.Д. // Физика плазмы. 2019. Т. 45. С. 1088. https://doi.org/10.1134 / s0367292119120072

  13. Swain D., Neilson G. // Nuclear Fusion. 1982. T. 22. C. 1015. https://doi.org/10.1088/0029-5515/22/8/002

  14. Kuznetsov Y., Nascimento I., Galvao R., Yasin I. // Nuclear Fusion. 1998. T. 38. C. 1829. https://doi.org/10.1088/0029-5515/38/12/308

  15. Forsythe G., Malcolm M.M.C. Computer methods for mathematical computations. USA, NJ: Englewood Cliffs, 1977.

  16. Mitrishkin Y.V., Korenev P.S., Konkov A.E., Kruzhkov V.I., Ovsiannikov N.E. // Mathematics. 2021. T. 10. C. 40. https://doi.org/10.3390/math10010040

  17. Boyd S., Hast M., Åström K.J. // Intern. J. Robust Nonlinear Control. 2016. T. 26. T. 1718. https://doi.org/10.1002/rnc.3376.11

  18. Mitrishkin Y., Korenev P., Konkov A., Kartsev N., Smir-nov I. // Fusion Engineering and Design. 2022. T. 174. C. 112993. https://doi.org/10.1016/j.fusengdes.2021.112993

  19. Konkov A.E., Mitrishkin Y.V. // IFAC-PapersOnLine. 2022. T. 55. C. 327. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.07.057

  20. Митришкин Ю., Коньков А., Коренев П. // Устойчивость и колебания нелинейных систем управления (конференция Пятницкого): Материалы XVI Международной конференции. 2022. С. 286.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Физика плазмы

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал