EAST位形控制系统设计

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1、EAST位形控制系统设计EASTASIPP罗家融王华忠黄勤超InstituteofPlasmaPhysics,ChineseAcademyofSciences,P.R.ChinaOutlineEASTASIPPEAST位形控制系统设计的难度EAST位形控制系统的算法EAST位形控制系统的硬件结构简解EAST位形控制对电磁测量和极向场线圈的要求EAST位形控制系统设计的难度EASTASIPP通常托卡马克的极向场由平衡成形场和欧姆加热场组成。对EAST，采用了所谓极向场一体化设计，即：加热场不仅提供伏秒数变化而且参加平衡和成形；同样，平衡场不仅维持等离子体平衡

2、位形，而且也提供部分伏秒数变化。这样的设计简化了托卡马克的极向场系统，但使等离子体电流和平衡位形的同时控制变得比较复杂。在纯欧姆放电的情况下，由于所有极向场线圈上的电流均要变化才能维持等离子体电流而与此同时极向场线圈上电流的变化一定造成平衡和成形磁场的变化，因此，从严格意义上讲，在一体化设计的基础上，在纯欧姆放电时电流和平衡位形同时得到维持是有一定难度的。EASTASIPP世界上现有装置极向场线圈区分单独的欧姆加热和等离子体位形控制电流,并且靠近等离子体。ASIPPEAST的运行和控制1,EAST的所有平衡位形全部由外部极向场线圈产生；由于一个特定的位形是

3、由全部极向场线圈产生因此对位形的同时控制也只能用全部极向场线圈完成。此时电源、测量和负载线圈构成的系统的响应时间常数决定了这种控制方法可能控制的最快位形变化；2,EAST几种典型平衡位形及其相互关系基本设计位形:具有双零（或单零）偏滤器的大拉长非圆小截面;其他灵活性为:具有双零（或单零）偏滤器的中等拉长度下获得尽可能大体积等离子体的平衡位形;具有最大体积等离子体的位形;3,更方便对等离子体位置和形状进行灵活的控制控制执行命令是所有极向场电流的叠加极向场系统的运行和控制变得更为复杂EASTASIPPEASTEASTASIPPEAST位形控制系统的算法EFIT

4、是在DIII-D托卡马克装置上开发研制的等离子体平衡拟合程序。目前，在DIII-D、JET、JT60U、ASDEX-U等装置上，EFIT已广泛用于场形设计、实验运行、诊断数据集成分析等方面。按照其基本算法改写的程序，也已运用于很多装置的等离子体电流和位形实时反馈运行中。EASTASIPP实时位形控制系统算法的基本前提一个前提条件是:如果起始点平衡和一个好的重建之间的差距充分小,经过一次迭代解就和收敛重建十分接近足以进行放电控制。另一前提是:一次迭代就可以使实时算法跟上放电发展中平衡的变化。EASTASIPP实时位形控制系统算法的基本思路在实时平衡重建算法中

5、，节省从诊断数据出发经过多次迭代求的一个收敛解的时间。对于每一次新的平衡重建，取得一个新的诊断数据，最近的平衡解被当作起始点，仅做一次迭代。如果平衡发展得不快，相对于上次解的变化仅用一次迭代就可解决，因此结果的准确性足以进行放电控制。如果平衡发展得非常缓慢两次诊断数据之间没有变化，那么这个算法和离线算法是相同的。EAST控制小组已经进行的工作EASTASIPP硬件平台：PIII866处理器、256M内存操作系统：RedhatLinux7.3编译器：Fortan90（1）完全平衡重建时间：1022ms左右（2）极向场电流值作为已知量的完全平衡重建时间：895

6、ms左右（3）极向场电流值作为已知量且去掉小探针诊断值的完全平衡重建时间：498ms左右（4）极向场电流值作为已知量且去掉小探针诊断值的完全平衡重建时间：310ms左右（网格点为33*33)（5）极向场电流值作为已知量且去掉小探针诊断值、磁轴用网格点的最大磁通值代替的完全平衡重建时间：296ms左右（网格点为33*33）EAST控制小组已经进行的工作EASTASIPP硬件平台：PIII866处理器、256M内存操作系统：RedhatLinux7.3编译器：Fortan90关键子程序的时间:CURRNT:由电流剖面系数到各点电流值1MSPFLUX:求解方程方

7、法18MSSTEPS:寻找磁轴和边界15MSGREEN:重新排格林函数6MSMATRIX:由电磁测量到电流剖面系数1MS总共41MS其中（网格点为33*33）ASIPP由电磁测量到电流剖面系数:加法120000步,乘法82176步由电流剖面系数到各点电流值:加法8267步,乘法13712步求控制点的磁通误差值(ISOFLUX,20个控制点):加法326780步,乘法108920步磁通误差值到单元命令:加法15206步,乘法10138步总共:加法470253步,乘法214946步(分支和数据传输另计—和程序设计有关)实时控制中的算法步骤和时间估算CPU时间=

8、总的时钟周期/时钟频率但由于程序执行过程中与指令数IC有关，每个指