Real-Time Plasma Magnetic Control System
with Equilibrium Reconstruction Algorithm in the Feedback
for the Globus-M2 Tokamak

A. E. Konkov; Коньков А. Е.; P. S. Korenev; Коренев П. С.; Yu. V. Mitrishkin; Митришкин Ю. В.; I. M. Balachenkov; Балаченков И. М.; E. O. Kiselev; Киселев Е. О.

doi:10.31857/S0367292123600760

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

Авторы: Коньков А.Е.¹, Коренев П.С.¹, Митришкин Ю.В.¹^,2, Балаченков И.М.³, Киселев Е.О.³
Учреждения:
1. Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук
2. Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова
3. Физико-технический институт им. А.Ф. Иоффе Российской академии наук
Выпуск: Том 49, № 12 (2023)
Страницы: 1348-1356
Раздел: ТОКАМАКИ
URL: https://ogarev-online.ru/0367-2921/article/view/233148
DOI: https://doi.org/10.31857/S0367292123600760
EDN: https://elibrary.ru/APGEWX
ID: 233148

Цитировать

Полный текст

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

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

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
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
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
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
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
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
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
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
Ariola M., Pironti A. Magnetic Control of Tokamak Plasmas. Springer International Publishing, 2016. https://doi.org/10.1007/978-3-319-29890-0
Wesson J., Campbell D. Tokamaks. Clarendon Press, 2004. (International series of monographs on physics).
Хайрутдинов Р.Р., Лукаш В.Э., Пустовитов В.Д. // Физика плазмы. 2021. Т. 47. С. 1007. https://doi.org/10.31857/s0367292121120039
Пустовитов В.Д. // Физика плазмы. 2019. Т. 45. С. 1088. https://doi.org/10.1134 / s0367292119120072
Swain D., Neilson G. // Nuclear Fusion. 1982. T. 22. C. 1015. https://doi.org/10.1088/0029-5515/22/8/002
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
Forsythe G., Malcolm M.M.C. Computer methods for mathematical computations. USA, NJ: Englewood Cliffs, 1977.
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
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
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
Konkov A.E., Mitrishkin Y.V. // IFAC-PapersOnLine. 2022. T. 55. C. 327. https://doi.org/10.1016/j.ifacol.2022.07.057
Митришкин Ю., Коньков А., Коренев П. // Устойчивость и колебания нелинейных систем управления (конференция Пятницкого): Материалы XVI Международной конференции. 2022. С. 286.