[发明专利]一种用于托卡马克装置的多系统联合等离子体控制平台

说明书

本发明公开了一种用于托卡马克装置的多系统联合等离子体控制平台，包括中央消息监测系统、实时采集系统、实时反馈控制系统、心跳包系统、等离子体实时平衡重建系统和撕裂膜控制系统，中央消息监测系统用于监听中央控制系统的EPICS记录值的实时动态变化，据此来调度其他联合系统做出相应的响应动作，同时根据需求写入相应的状态PV。实时采集系统主要用于实时采集各控制系统需要的数据，并通过反射内存卡传送到指定位置。实时反馈控制系统主要用于托卡马克装置放电需求的反馈控制计算，计算结果写入反射内存，供电源控制系统读取。本发明可有效的提高放电控制效率，有利于不同控制系统之间的及时通信和协同合作，提高控制实时性。

技术领域

本发明涉及托卡马克装置工程以及放电控制控制技术领域，具体涉及一种用于托卡马克装置的多系统联合等离子体控制平台。

背景技术

托卡马克是一种利用磁场约束等离子体实现受控核聚变的环形装置，是目前大多数研究受控核聚变采用的实验装置。托克马克装置是通过变化电流产生稳定的磁场来约束和控制等离子体的电流和位形。等离子体控制系统是托卡马克装置中等离子体能够平衡且正常运行的基本条件。等离子体控制不仅包括其形状磁约束与位置磁约束控制，比如反馈控制，还包括了其温度、密度、压强等动力学参数控制、不稳定性控制等。从位形方面来看，为保证真空室内部清洁和真空室壁的安全，需要等离子体表面与真空室壁有一定距离；为提高射频波与等离子体的耦合效率和保证射频天线的安全，必须保持等离子体表面与射频天线有一个适当的距离；为产生需要的偏滤器位形和保护偏滤器靶板必须保证分界线交叉点处在正确的位置；为了获得更高的等离子体参数，要求等离子体有非圆截面的形状。托卡马克实验中等离子体控制技术也可以为未来核聚变反应堆的控制提供经验参考，等离子体位形控制对于现代托卡马克装置以及未来托卡马克聚变堆的安全和正常运行都是至关重要的技术。

托卡马克等离子体控制主要包括等离子体磁约束、等离子体密度控制和不稳定性控制。等离子体磁约束用于控制等离子体位置和电流，具体来说就是通过极向场线圈控制等离子体中心在R方向、Z方向的位置并控制等离子体电流。不稳定性控制主要通过辅助加热的手段实现，例如使用电子回旋波对等离子体进行局部加热从而抑制不稳定模式。目前来说，等离子体控制策略相对分散，各种控制策略运行在不同的平台上，控制策略之间的数据以及控制信息共享难以实现。随着等离子体放电实验的需求增加、条件增多，各种控制策略之间的数据交互越来越频繁，可靠稳定的运行平台、数据共享平台成为等离子体控制系统的必要条件。因此，等离子体控制策略集成化、模块化的平台以及更可靠精确的控制算法是托卡马卡等离子体控制系统的关键。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于托卡马克装置的多系统联合等离子体控制平台，解决当前托卡马克装置等离子体控制策略相对分散，各种控制策略运行在不同的平台上，控制策略之间的数据以及控制信息难以共享的问题，并实现了实时反馈控制系统、实时位形重建系统和NTM控制系统的具体控制策略。

本发明通过下述技术方案实现：

一种用于托卡马克装置的多系统联合等离子体控制平台，包括中央消息监测系统、实时采集系统、实时反馈控制系统、心跳包系统、等离子体实时平衡重建系统和撕裂膜控制系统，各系统之间相互独立、互不干扰，平台框架灵活，可扩展，易移植；其中：

所述中央消息监测系统，所述中央消息监测系统包括PLC可编程逻辑控制器、EPICS服务器和平台主服务器，用于监听托卡马克装置的中央控制系统的EPICS记录值(过程变量-PV)的实时动态变化，据此来调度其他联合系统做出相应的响应动作，同时根据需求写入相应的状态PV；

所述实时采集系统，用于实时采集各控制系统(各控制系统包括中央消息监测系统、实时反馈控制系统、心跳包系统、等离子体实时平衡重建系统和撕裂膜控制系统)需要的数据，并把采集的数据通过反射内存卡传送到其他系统的指定位置；

所述实时反馈控制系统，用于托卡马克装置放电需求的反馈控制计算，计算结果写入反射内存，供电源控制系统读取；