Автоколебательные системы управления положением плазмы в токамаках

• Автор: Кузнецов, Евгений Александрович
• Шифр специальности: 05.11.16
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Троицк
• Количество страниц: 153 с. : ил.

1. Адаптивная система управления горизонтальным положением плазмы в токамаке Туман

1.1. Структурная схема системы

1.2. Модель тиристорного преобразователя

1.3. Алгоритм управления, минимизирующий амплитуду автоколебаний

в системе

1.4. Адаптивный идентификатор состояния объекта управления

1.5. Алгоритм компенсации средней составляющей смещения плазмы

1.6. Экспериментальное исследование системы

1.7. Результаты и выводы главы

Глава 2. Автоколебательное исполнительное устройство систем управления положением плазмы

2.1. Вводные замечания

2.2. Режим работы инвертора тока
2.3. Алгоритм управления инвертором тока
2.4. Организация начальной стадии работы исполнительного устройства
2.5. Элементы защиты инвертора тока
2.5. Экспериментальное исследование исполнительного устройства
2.6. Результаты и выводы главы
Глава 3. Система стабилизации вертикального положения плазмы токамака ГЛОБУС-М
3.1. Вводные замечания
3.2. Структурная схема системы стабилизации
3.3. Периодические решения в системе
3.4. Устойчивость системы стабилизации
3.4.1. Случай малых величин инкремента неустойчивости: а-г0«1
3.4.2. Случай больших величин инкремента неустойчивости: а-Го~1
3.5. Предельное значение инкремента неустойчивости плазмы
3.6. Выбор параметров ПД-регулятора
3.7. Формирование сигнала рассогласования системы
3.8. Экспериментальное исследование системы стабилизации
3.9. Результаты и выводы главы
Глава 4. Система стабилизации положения плазмы токамака Т-11М
4.1. Вводные замечания
4.2. Система стабилизации горизонтального положения плазмы
4.2.1. Структурная схема системы стабилизации
4.2.2. Периодические решения в системе стабилизации
4.2.3. Устойчивость системы стабилизации
4.2.4. Выбор параметров ПД-регулятора системы
4.2.5. Формирование сигнала рассогласования системы
4.2.6. Экспериментальное исследование системы стабилизации
4.3. Система стабилизации вертикального положения плазмы
4.4. Результаты и выводы главы
Заключение
Список литературы
Приложение

Проблема управляемого термоядерного синтеза (УТС) является одной из центральных в современной науке и технике. Конечной целью УТС является получение энергии от управляемых реакций ядерного синтеза лёгких элементов. Работы по проблеме УТС ведутся в мире с начала 50-х годов 20-го века, однако перспектива производства термоядерной энергии в промышленных масштабах всё ещё далека, что обусловлено исключительной сложностью и многогранностью проблемы.
Основные направления работ по УТС в настоящее время можно разделить на инерционный термоядерный синтез и магнитную термоизоляцию плазмы смеси изотопов водорода - дейтерия и трития [1]. Инерционный термоядерный синтез основан на сжатии и нагреве микромишеней с термоядерным топливом и кратковременном удержании их в таком состоянии за счёт собственной инерции. В случае магнитной термоизоляции удержание термоядерного топлива (плазмы) осуществляется с помощью магнитных полей специальной конфигурации [1,2].
В настоящее время наиболее значимые результаты на пути к конечной цели УТС достигнуты в направлении магнитного удержания плазмы на установках типа токомак. Установки токамак («/тороидальная камера с д/ягнитными катушками») представляют собой замкнутую магнитную ловушку, удерживающую плазму за счёт сильного тороидального магнитного поля совместно с магнитным полем кольцевого электрического тока, протекающего по плазме и полей внешних управляющих обмоток [1-9].
Неотъемлемой составной частью современной установки токамак являются активные системы управления положением плазменного шнура в камере тока-мака с обратной связью по отклонению плазмы от заданного положения равновесия — без таких систем плазма будет интенсивно взаимодействовать со стенками вакуумной камеры токамака [9]. В случае токамака с круглым сечением плазмы обычно требуются две «ортогональные» подсистемы управления поло-

режима. Это пороговое напряжение можно рассматривать как медленно изменяющийся параметр, а уравнение (2.5) — как косвенную идентификацию этого параметра по измеряемым величинам и известным параметрам гт!п и С. Введём логические переменные лгог*1 в соответствии с условиями:
Введём также вспомогательные управляющие логические сигналы и,и2- Условимся, что щ=1 является командой на переключение ИТ из состояния 1 в состояние 2, а и2= -команда на переключение ИТ из состояния 2 в состояние 1.
Через уу2 обозначим выходные логические сигналы управляющего устройства: у 1=1 соответствует включению тиристоров У82,У83 (переключению ИТ из состояния 1 в состояние 2), ау2=1 - включению тиристоров У81,У84 (переключению ИТ из состояния 2 в состояние 1).
Таким образом, для переключения ИТ из состояния 1 в состояние 2 без срыва автоколебательного режима работы должно выполняться условие:
у, = н, л х0 л х,, (2.6)
где (л) - знак логической операции «И».
Вернёмся вновь к рассмотрению рис.2.4(а). Если на отрезке СИ так и не произошло переключения в состояние 2 по управляющему логическому сигналу щ, то в точке И, в которой напряжение С/ достигнет значения +£/тах - максимально допустимого напряжения для используемых тиристоров - должно произойти принудительное переключение ИТ в состояние 2 независимо от других условий. Введём логическую переменную х2:
где знак (V) соответствует логической операции «ИЛИ».
Дополнительно введём два логических сигнала блокировки Ьх и Ь2
Соответственно, выражение (2.6) преобразуется к виду:
У, = (и, А х0 А X,) V Х2
(2.7)