Детальная информация

В настоящее время проводятся работы по пуску токамака Т-15МД с вытянутым в вертикальном направлении поперечным сечением. Система магнитного управления плазмой в токамаке Т-15МД, в частности, управления ее вертикальным положением, находится на этапе разработки. Данная работа посвящена исследованию моделей для магнитного удержания плазмы и систем управления плазмой в токамаках, а также разработке и синтезу стабилизирующего и оптимального управления плазмой в токамаке Т-15МД. Задачи, которые решались в ходе исследования: 1) Изучение строения установки токамака, электромагнитных явлений в камере токамака, физических процессов в плазме. 2) Описание нелинейной модели плазмы и способов ее линеаризации. 3) Получение математической модели плазмы токамака Т-15-МД, синтез системы управления. 4) Исследование выбранной системы без регулятора. 5) Синтез стабилизирующего управления плазмой в токамаке Т-15-МД. 6) Решение задачи оптимальной стабилизации. 7) Имитационное моделирование для полученных систем управления и анализ результатов. Работа проведена на базе ФТИ им. А.Ф. Иоффе, откуда были получены основные параметры установки Т-15МД и физические измерения плазмы, а также сведения об этапах и статусе разработок строящегося реактора. Линеаризованная модель вертикальной неустойчивости плазмы для токамака Т-15МД была получена путём идентификации плазмофизического кода DINA. Для токамака Т-15МД была разработана трехконтурная система управления вертикальным положением плазмы со статической обратной связью. Исполнительным устройством была выбрана линейная модель многофазного тиристорного выпрямителя. Синтез стабилизирующего управления осуществлялся с помощью обратной связи по состоянию методом линейных матричных неравенств. Задача оптимальной стабилизации решалась методом динамического программирования Беллмана.  Численный эксперимент для токамака Т-15МД проводился с использованием кода имитационного моделирования FRTC в виде модуля для кода Astra.

Currently, work is underway to launch the T-15MD tokamak with a cross section elongated in the vertical direction. The magnetic plasma control system in the T-15MD tokamak, in particular, control of its vertical position, is at the development stage. The given work is devoted to the study of models for magnetic plasma confinement and plasma control systems in tokamaks, as well as the development and synthesis of stabilizing and optimal plasma control in the T-15MD tokamak. The research set the following goals: 1) Study of the structure of the tokamak installation, electromagnetic phenomena in the tokamak chamber, physical processes in the plasma. 2) Description of the nonlinear plasma model and methods of its linearization. 3) Obtaining a mathematical model of the plasma of the T-15-MD tokamak, synthesis of the control system. 4) Study of the selected system without a regulator. 5) Synthesis of stabilizing plasma control in the T-15-MD tokamak. 6) Solution of the optimal stabilization problem. 7) Simulation modeling for the resulting control systems and analysis of the results. For the T-15MD tokamak, it is proposed to synthesize a three-loop system for controlling the vertical position of the plasma with static feedback and a linear model of a multiphase thyristor rectifier as an actuator. The work was carried out based on the Ioffe Institute, from where the main parameters of the T-15MD installation and physical measurements of the plasma were obtained, as well as information about the stages and status of development of the reactor under construction. A linearized model of vertical plasma instability for the T-15MD tokamak was obtained by identifying the DINA plasma physical code. The synthesis of stabilizing control was carried out using state feedback using the method of linear matrix inequalities. The problem of optimal stabilization was solved by the Bellman dynamic programming method. The numerical experiment for the T-15MD tokamak was carried out using the FRTC simulation code as a module for the Astra code.