Hardware-in-the-loop simulation of control system for vertical plasma position in KTM tokamak

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Статья посвящена разработке цифровой системы управления неустойчивым вертикальным положением плазмы в токамаке КТМ. Синтезирован регулятор с постоянными параметрами на массиве моделей объекта, при этом один регулятор обеспечивает заданное качество управления и запасы робастной устойчивости одновременно для двух моделей объекта с переменными параметрами. Проведен анализ робастной устойчивости. Работоспособность системы проверена проведением полунатурного моделирования с использованием полной нелинейной модели инвертора напряжения, с учетом ограничений на его максимальный ток и напряжение.

Keywords

LMI

References

  1. Mitrishkin Y.V., Korenev P.S., Prokhorov A.A., et al. Plasma Control in Tokamaks. Part 1. Controlled thermonuclear fusion problem. Tokamaks. Components of control systems // Advanc. Syst. Sci. Appl. 2018. V. 18. No. 2. P. 26–52.
  2. Mitrishkin Y.V., Kartsev N.M., Pavlova E.A., et al. Plasma Control in Tokamaks. Part 2. Magnetic plasma control systems // Advanc. Syst. Sci. Appl. 2018. V. 18. No. 3. С. 39–78.
  3. Mitrishkin Y.V., Kartsev N.M., Konkov A.E., et al. Plasma Control in Tokamaks. Part 3.1. Plasma Magnetic Control Systems in ITER // Advanc. Syst. Sci. Appl. 2020. V. 20. No. 2. P. 82–97.
  4. Mitrishkin Y.V., Kartsev N.M., Konkov A.E., et al. Plasma Control in Tokamaks. Part 3.2. Simulation and Realization of Plasma Control Systems in ITER and Constructions of DEMO // Advanc. Syst. Sci. Appl. 2020. V. 20. No. 3. P. 136– 152.
  5. Ariola M., Pironti A. Magnetic Control of Tokamak Plasmas. Springer International Publishing, 2016.
  6. Korotkov V.A., Azizov E.A., Cherepnin Yu.S., et al. Kazakhstan tokamak for material testing conceptual design and basic parameters // Fusion Engineering and Design. 2001. V. 56. P. 831–835.
  7. Зарва Д.Б., Дериглазов А.А., Батырбеков Э.Г. и др. Электротехнический комплекс системы импульсного электропитания токамака КТМ // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2018. Т. 41. № 2. С. 59–70.
  8. Коренев П.С., Коньков А.Е., Чектыбаев Б.Ж. и др. Оценка области управляемости вертикальным положением плазмы в токамаке КТМ с катушкой HFC // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2024. Т. 47. № 3.
  9. Mihalic F., Truntic M., Hren A. Hardware-in-the-Loop Simulations: A Historical Overview of Engineering Challenges. Electronics. 2022. V. 11. P. 2462.
  10. Батырбеков Э.Г., Тажибаева И.Л., Бакланов В.В., и др. Исследования в области управляемого термоядерного синтеза в Республике Казахстан // ВАНТ. Сер. Термоядерный синтез. 2024. Т. 47. № 2. C. 15–22.
  11. Konkov A.E., Mitrishkin Y.V. Synthesis Methodology for Discrete MIMO PID Controller with Loop Shaping on LTV Plant Model via Iterated LMI Restrictions // Mathematics, MDPI Publ. 2024. V. 12. No. 6. P. 810.
  12. Konkov A.E., Mitrishkin Y.V. Comparison Study of Power Supplies in RealTime Robust Control Systems of Vertical Plasma Position in Tokamak // IFACPapersOnLine. 2022. V. 55. No. 9. P. 327–332.
  13. Grimm G., Hatfield J., Postlethwaite I., et al. Antiwindup for stable linear systems with input saturation: An LMI-based synthesis // IEEE Trans. Automat. Contr. 2003. V. 48. No. 9. P. 1509–1525.
  14. Astrom K., Hagglund T. Advanced PID control. ISA-The Instrumentation, Systems, and Automation Society, 2006.
  15. Митришкин Ю.В., Коньков А.Е., Коренев П.С. Цифровой моделирующий стенд реального времени для управления плазмой в токамаках // Материалы XVI Международной конференции Устойчивость и колебания нелинейных систем управления (конференция Пятницкого), 2022. C. 286–289.
  16. Mitrishkin Y.V., Pavlova E.A., Kuznetsov E.A., Gaydamaka K.I. Continuous, saturation, and discontinuous tokamak plasma vertical position control systems // Fusion Engineering and Design. 2016. V. 108. P. 35–47.
  17. Mitrishkin Y.V., Prokhorov A.A., Korenev P.S., Patrov M.I. Hierarchical robust switching control method with the Improved Moving Filaments equilibrium reconstruction code in the feedback for tokamak plasma shape // Fusion Engineering and Design. 2019. V. 138. P. 138–150.
  18. Кружков В.И. Настройка системы управления положением плазмы и полоидальными токами токамака Глобус-М2 и реализация на стенде реального времени // Труды 17-й Всероссийской школы-конференции молодых ученых «Управление большими системами» (УБС’2021, Москва). Москва–Звенигород: Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова РАН, 2021. С. 704–710.
  19. Mitrishkin Y.V., Korenev P.S., Konkov A.E., Kartsev N.M., Smirnov I.S. New horizontal and vertical field coils with optimised location for robust decentralized plasma position control in the IGNITOR tokamak // Fusion Engineering and Design. 2022. Vol. 174. P. 112993.
  20. Franklin G., Powell J.D., Workman M.L. Digital Control of Dynamic Systems. EllisKagle Press, 1997.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 The Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).