本課題主要致力于研究托卡馬克裝置等離子體垂直不穩(wěn)定位移主動(dòng)反饋預(yù)測(cè)控制。超導(dǎo)托卡馬克裝置利用磁約束和真空隔熱來(lái)實(shí)現(xiàn)受控核聚變,并使得磁約束位形的連續(xù)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行成為現(xiàn)實(shí)。高的拉長(zhǎng)比對(duì)等離子體放電有促進(jìn)作用,但當(dāng)?shù)入x子體被拉長(zhǎng)后,垂直方向上將會(huì)不穩(wěn)定,這是超導(dǎo)托卡馬克裝置必須要克服的問(wèn)題。當(dāng)前的解決方法是利用EAST快速控制電源對(duì)真空室內(nèi)的主動(dòng)反饋線圈進(jìn)行快速勵(lì)磁控制,產(chǎn)生的磁場(chǎng)約束等離子體,從而達(dá)到維持等離子體穩(wěn)定性的目的。然而主動(dòng)反饋電源采用的控制方式是滯后控制,控制效果不佳。為了解決EAST快控電源控制應(yīng)用過(guò)程中的延時(shí),本文提出了基于灰色預(yù)測(cè)GM(1,1)模型與時(shí)變PID控制相結(jié)合的解決辦法。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)EAST裝置的主動(dòng)反饋控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)新陳代謝灰色濾波及單步預(yù)測(cè),將反饋測(cè)量值替換為預(yù)測(cè)值進(jìn)入到PID控制算法中,運(yùn)用時(shí)變計(jì)算公式在線調(diào)整PID控制參數(shù)�；贛ATLAB對(duì)快控電源反饋控制系統(tǒng)搭建仿真模型驗(yàn)證該方案的可行性,并使用以TMS320F2812型DSP為主控芯片的EAST快控電源支路控制器進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。仿真與實(shí)驗(yàn)的結(jié)果驗(yàn)證了 GM(1,1)預(yù)測(cè)與時(shí)變PID控制算法可以實(shí)現(xiàn)超前調(diào)節(jié),并且提升了主動(dòng)反饋控制響應(yīng)性能。
【學(xué)位單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TL631.24
【部分圖文】：

ＨＴ－６Ｂ裝置、ＨＴ－６Ｍ裝置、ＨＬ－１裝置等。ＨＴ－７裝置在２０００年的實(shí)驗(yàn)放電時(shí)間??超過(guò)了?１０ｓ，標(biāo)志著中國(guó)在這個(gè)重大基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域進(jìn)入了世界先進(jìn)行列［４］［５］。??Ｔｏｋａｍａｋ裝置圖如圖１．１所示。??圖１．１?Ｔｏｋａｍａｋ裝置原理圖??Ｆｉｇｌ．ｌ?Ｔｏｋａｍａｋ?ｔｈｅｏｒｙ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??１．２?ＥＡＳＴ裝置簡(jiǎn)介??在已有設(shè)備的基礎(chǔ)上改造，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所自主設(shè)計(jì)并研制??成功“ＨＴ－７Ｕ全超導(dǎo)非圓截面Ｔｏｋａｍａｋ裝置”，其在２００３年變更名稱為ＥＡＳＴ［６］。??ＥＡＳＴ既便于發(fā)音記憶，又準(zhǔn)確地表達(dá)了其科學(xué)含義，ＥＡＳＴ全稱“Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ??Ａｄｖａｎｃｅｄ?Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ?Ｔｏｋａｍａｋ”，中文含義“先進(jìn)實(shí)驗(yàn)超導(dǎo)托卡馬克”成為??國(guó)際上首個(gè)全超導(dǎo)Ｔｏｋａｍａｋ裝置，ＥＡＳＴ裝置如圖１．２所示。??圖１．２?ＥＡＳＴ裝置圖??Ｆｉｇｌ．２?ＥＡＳＴ?ｄｅｖｉｃｅ??２??

ＨＴ－６Ｂ裝置、ＨＴ－６Ｍ裝置、ＨＬ－１裝置等。ＨＴ－７裝置在２０００年的實(shí)驗(yàn)放電時(shí)間??超過(guò)了?１０ｓ，標(biāo)志著中國(guó)在這個(gè)重大基礎(chǔ)理論研究領(lǐng)域進(jìn)入了世界先進(jìn)行列［４］［５］。??Ｔｏｋａｍａｋ裝置圖如圖１．１所示。??圖１．１?Ｔｏｋａｍａｋ裝置原理圖??Ｆｉｇｌ．ｌ?Ｔｏｋａｍａｋ?ｔｈｅｏｒｙ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ??１．２?ＥＡＳＴ裝置簡(jiǎn)介??在已有設(shè)備的基礎(chǔ)上改造，中國(guó)科學(xué)院等離子體物理研究所自主設(shè)計(jì)并研制??成功“ＨＴ－７Ｕ全超導(dǎo)非圓截面Ｔｏｋａｍａｋ裝置”，其在２００３年變更名稱為ＥＡＳＴ［６］。??ＥＡＳＴ既便于發(fā)音記憶，又準(zhǔn)確地表達(dá)了其科學(xué)含義，ＥＡＳＴ全稱“Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ??Ａｄｖａｎｃｅｄ?Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ?Ｔｏｋａｍａｋ”，中文含義“先進(jìn)實(shí)驗(yàn)超導(dǎo)托卡馬克”成為??國(guó)際上首個(gè)全超導(dǎo)Ｔｏｋａｍａｋ裝置，ＥＡＳＴ裝置如圖１．２所示。??圖１．２?ＥＡＳＴ裝置圖??Ｆｉｇｌ．２?ＥＡＳＴ?ｄｅｖｉｃｅ??２??

高真空室、內(nèi)外冷屏、外真空杜瓦瓶等。將少量氘或氚加入到真空室在中，由于??真空室內(nèi)部有電場(chǎng)的存在，原子會(huì)擊穿形成等離子體，加大其密度并升溫，便會(huì)??產(chǎn)生非常多的能量，即為聚變反應(yīng)［７］。裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖１．３所示。??超導(dǎo)縱》體?超導(dǎo)中心螺管磁體丨?外杜瓦｜外冷屏１??＾——ａ」??ｊ?ＨＴ－７Ｕ超導(dǎo)卷卡馬｝／〗裝置?Ｉ??圖１．３?ＥＡＳＴ裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)??Ｆｉｇｌ?．３?Ｉｎｔｅｒｎａｌ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＥＡＳＴ?ｄｅｖｉｃｅ??真空室內(nèi)部的第一壁部件直接面對(duì)等離子體。被動(dòng)板結(jié)構(gòu)、主動(dòng)反饋線圈、??偏濾器、限制器等均為內(nèi)部部件。這些部件給真空室壁提供保護(hù)，吸收等離子體??能量、控制等離子體位形，使等離子體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到約束［８］。ＥＡＳＴ裝置高??１１ｍ，總質(zhì)量大４００ｔ，總儲(chǔ)能設(shè)計(jì)為３２０兆焦。１６個(gè)Ｄ形超導(dǎo)線圈組成環(huán)向場(chǎng)??磁體系統(tǒng)。Ｄ型縱場(chǎng)線圈每個(gè)線圈匝數(shù)為１３０，用２０．５ｍｍ的ＣＩＣＣ導(dǎo)體繞制而??成，工作電流為１４．３千安，磁體上的最高場(chǎng)強(qiáng)為５．８特斯拉。１４個(gè)極向場(chǎng)線圈??組成極向場(chǎng)磁體系統(tǒng)，使磁場(chǎng)快速變化，磁體最高場(chǎng)強(qiáng)為４．５特斯拉，磁通變化??量不少于１０伏秒，能更好地控制等離體子［９］。ＥＡＳＴ?
【參考文獻(xiàn)】

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3 王學(xué)林;姬長(zhǎng)英;周俊;姜莉;顧寶興;;基于灰色預(yù)測(cè)控制的果蔬抓取系統(tǒng)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J];農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào);2010年03期

4 魏少巖;吳俊勇;;基于灰色模型和Kalman平滑器的多母線短期負(fù)荷預(yù)測(cè)[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2010年02期

5 喬桂玲;張文明;薛山;馮雅麗;;深海行走機(jī)構(gòu)灰色預(yù)測(cè)-模糊PID速度控制[J];煤炭學(xué)報(bào);2009年11期

6 黃海宏;高格;付鵬;王海欣;顏世超;;三電平大功率并聯(lián)逆變電源在EAST系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];核聚變與等離子體物理;2008年04期

7 劉鳳君;;混合級(jí)聯(lián)式多電平逆變器的原理與控制[J];電源技術(shù)應(yīng)用;2007年08期

8 謝乃明;劉思峰;;離散灰色模型的拓展及其最優(yōu)化求解[J];系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐;2006年06期

9 穆勇;具有白指數(shù)律重合性的GM(1,1)模型[J];數(shù)學(xué)的實(shí)踐與認(rèn)識(shí);2002年01期

10 宋中民,同小軍,肖新平;中心逼近式灰色GM(1,1)模型[J];系統(tǒng)工程理論與實(shí)踐;2001年05期

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5 蔡敬海;機(jī)載光電穩(wěn)定平臺(tái)跟蹤伺服系統(tǒng)研究[D];長(zhǎng)春理工大學(xué);2009年

6 寧卜;基于模糊聚類分析與最小二乘支持向量機(jī)的短期負(fù)荷預(yù)測(cè)[D];西安理工大學(xué);2009年

7 劉琳;HL-2M等離子體位形控制研究[D];華中科技大學(xué);2008年

8 張馨予;EAST等離子體擊穿的模擬[D];合肥工業(yè)大學(xué);2007年

9 張紅衛(wèi);核能安全利用的法律制度分析[D];中國(guó)海洋大學(xué);2006年

10 王禮恒;EAST裝置內(nèi)部磁體電磁問(wèn)題的研究及主動(dòng)控制線圈設(shè)計(jì)[D];合肥工業(yè)大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2836926