基于超导托卡马克装置的等离子体密度智能测控系统的研制

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2、学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以釆用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密口，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密c/。学位论文作者签名：指导教师签名：了日期：年么月八日曰期:年月日摘要幵发洁净、安全的新能源是全人类的共同期望，核聚变是未来新能源发展的一个主要方向，托卡马克是目前世界上进行核聚变实验的主要装置。本论文依托国内ITER配套计划项目，为在建的J-TEXT装置搭建先进的等离子体电子密度智能控制系统。托卡马克放电实验中，要求控制等离子体电子密度能够迅速达到较高值并保持稳

3、定。本文以EAST装置的开发经验为指导，优化系统的软硬件配置，设计了基于上下位机双操作系统的J-TEXT装置等离子体密度控制系统。该结构充分发挥了Linux系统的实时性、稳定性、出色的网络性能和Windows系统的人机交互性。论文对系统的各模块做以介绍，并详述了上下位机的设计。在系统的通信问题上，基于Socket技术设计了客户端和服务器的通信程序，实现了上下位机的实时通信和数据传输，保障了系统稳定协调运行。数据釆集的实时性决定了托卡马克装置密度控制系统的整体性能。为此，本论文基于PCIDAQ2010数据采集卡的双缓冲模式采集方式设

4、计开发了等离子体密度高速数据采集通道。测试结果显示，采用无损实时的LZO压缩算法对数据进行压缩，提高了数据传输的效率，进一步满足了实验的需要。目前，等离子密度控制上采用的是传统PID控制器，虽具有结构简单、稳定等优点，但在控制的实时性和跟踪能力上还有待于优化。本论文结合生物智能方法，对托卡马克等离子密度控制系统的智能化进行研究，提出了基于神经内分泌控制器的密度控制系统，该系统在放电过程中根据装置中密度状态实时在线对控制参数进行调整。通过托卡马克装置的机理模型，对智能PID与常规PID进行仿真、比较，结果显示了智能PID在实时性和稳

5、定性上的优势。本论文的主要贡献是搭建了稳定、有效的等离子体密度控制系统，满足托卡马克装置实验的实时性要求，并实现长时间稳定的实验数据采集。最后，提出了托卡马克装置密度控制系统的智能化解决方案，为后期智能系统的实现提供理论依据。关键词：J-TEXT,密度控制，实时通信，数据采集，智能控制系统ABSTRACTTodevelopcleanandsafenewenergyismankind'scommonexpectations,andnuclearfusionisoneofthemaindirectionsforthefuturenew

6、energy'sdevelopment.Atpresent,tokamakisthemajorexperimentaldevicefornuclearfusionallaroundtheworld.BasedonthedomesticITERsupportingproject,thisthesissetupanadvancedplasmaelectrondensityintelligentcontrolsystemfortheunderconstructiondevice—J-TEXTtokamak.Inthetokamakdis

7、chargeexperiments,therequirementistocontroltheplasmaelectrondensitytoquicklyachieveahighervalueandremainstable.ThisthesistookthedevelopmentexperienceoftheEASTdeviceasaguide,andoptimizedthesystem'ssoftwareandhardwareconfiguration,designedaplasmadensitycontrolsystembase

8、dontheupanddownmachineswithtwodifferentoperatingsystemsforJ-TEXT.ThisstructuregivesfullplaytotheLinuxsystem'sreal-time,stabi