EAST等离子体形状控制模型辨识与控制器设计开题报告

EAST等离子体形状控制模型辨识与控制器设计开题报告一、选题背景与意义等离子体形状控制涉及到实现稳定的等离子体在托卡马克等离子体装置中的保持控制问题，这在核聚变领域中是一项重要的研究方向。形状控制技术的精度和可靠性直接影响核聚变反应的整体性能，因此对于等离子体形状控制技术的研发具有重要的实用价值。EAST（ExperimentalAdvancedSuperconductingTokamak）是中国科学家们自主设计、建造和研究的可控核聚变实验装置，是目前世界上唯一一台可在π控制下稳定运行的的大托卡马克装置之一。EAST的性能保持和进一步提升，依赖于有效的形状控制。因此，对于EAST等离子体形状控制的研究对于进一步提升EAST的性能具有重要意义和实用价值。本研究以EAST等离子体装置为背景，主要探讨等离子体形状控制的模型辨识与控制器设计问题。二、研究内容本研究的主要内容分为两个部分：1.EAST等离子体形状控制模型辨识本部分主要针对EAST等离子体形状控制模型的辨识问题，采用系统辨识方法分析等离子体形状控制模型的结构和参数，分析等离子体形状控制的共振特性和非线性特性。2.EAST等离子体形状控制器设计本部分主要针对EAST等离子体形状控制器的设计问题，利用状态反馈控制、模型预测控制等现代控制方法设计等离子体形状控制器，实现等离子体形状控制的要求。三、研究方法与流程本研究采用如下的研究方法与流程：1.等离子体形状控制模型建立：分析EAST等离子体形状控制的机理，建立等离子体形状控制的有限元模型。2.等离子体形状控制模型辨识：采用系统辨识的方法，分析等离子体形状控制模型的结构和参数。3.等离子体形状控制器设计：采用现代控制方法，如状态反馈控制、模型预测控制等，设计等离子体形状控制器。4.仿真分析与实验验证：通过仿真进行控制器效果分析；利用EAST等离子体装置实现实验验证。四、预期研究成果本研究预期达到如下成果：1.建立EAST等离子体形状控制的有限元模型，分析等离子体形状控制的机理和参数。2.辨识EAST等离子体形状控制模型的结构和参数，分析等离子体形状控制的共振特性和非线性特性。3.设计EAST等离子体形状控制器，以控制等离子体的保持和稳定。4.通过仿真分析控制效果，利用EAST等离子体装置实现等离子体形状控制的实验验证。五、参考文献[1]ZengL,MaoS,LiangY,etal.DevelopmentoftheEFITalgorithmfortheplasmacontrolsystemoftheEASTtokamak[J].NuclearFusion,2016,56(2):026011.[2]XiaoB,WangL,HaradaN,etal.Integratedplasmacontrolfortheexperimentaladvancedsuperconductingtokamak[J].PlasmaScienceandTechnology,2013,15(10):941.[3]WamplerWR.Developmentofa20-DOFplasmashapecontrolsystemforDIII-D[R].ReportNo.GA-A24199,1994.[4]YuQ,DongJQ,LiangYF.ResearchProgressofReal-timeControlSystemforEASTTokamak[J].GuangdongChemicalIndustry,2010,37(23):128-131.[5]GuoY,ShuX,ZhangZ,etal.Advancedplasmacontrola