ht7u快速反饋控制實時平衡重建算法簡介

1、HT7U快速反饋控制實時平衡重建算法簡介,主要內(nèi)容,EFIT進展情況物理模型及基本公式的理解計算流程實時反饋控制的進展情況,EFUND程序簡介,,EFIT CODE 實質(zhì)上由兩部分組成，EFIT 和 EFUND。EFIT 用來進行平衡反演計算，但是它的運行需要一組響應函數(shù)表，即GREEN’S函數(shù)。EFUND 根據(jù)當前實驗裝置和運行的參數(shù)，計算出GREEN’S函數(shù)，一旦參數(shù)改變，需要重新運行EFUND程序，生成新的GREEN

2、’S函數(shù)。因此，EFUND程序運行正確與否對于整個EFIT CODE是非常重要的。,開始,,GETSET,,從mhdin.dat中獲取變量的值,MATRIX 和 GRID,,計算適當?shù)腉REEN’S函數(shù),,,計算關于f-coils的感應,計算關于Grid 的感應,計算關于e-coils的感應,計算關于vesselSegments的感應,計算關于A-coils的感應,,,,,,,,,,,,,,,,,,,保存GREEN’S函數(shù)

3、,,結(jié)束,,,流程,EFITPLOT的繪圖原理,Pgplot,pgplotbin,EFITPLOT,Read2d.f,Curve2d_d.f,EFIT,Pltout.out,,,,,,,,,,,XWIN,Pgplot.ps,,,gsview,,新的數(shù)據(jù)格式,Fortran 與 Delphi比較Fortran 在數(shù)據(jù)讀取以及存儲上具有很大優(yōu)勢用 Fortran Powerstation寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序 為pc機畫圖提供的數(shù)據(jù)格式為

4、origin等繪圖工具提供的數(shù)據(jù)格式結(jié)果,軟件功能,導入數(shù)據(jù)文件,繪制圖形,清晰標定各項參數(shù)可以進行準確的數(shù)據(jù)定位,任意的圖形放縮可以進行圖形的疊加,方便數(shù)據(jù)的對比分析將根據(jù)工作人員的需要,及時進行功能擴充,SHAPE程序 主要是為固定邊界計算提供輸入的 GetSets 子程序主要是用于獲得控制參量并讀入 Green Table (ec6565.ddd: e_coil的格林函數(shù) rfcoil.dd

5、d:f_coil的格林函數(shù) ep6565.ddd：plasma的格林函數(shù))Data_input的主要功能 設置磁數(shù)據(jù)和權(quán)重矩陣,EFIT程序簡介,最優(yōu)化地進行托克馬克放電，要求正確地反饋控制許多放電參數(shù)，要做到這一點，首先這些參數(shù)的值必須被準確測量。事實上許多放電參數(shù)，如等離子體位形和安全因子剖面等到目前為止，還不能被直接測量，但是它們可以從現(xiàn)有的診斷數(shù)據(jù)，如磁場和磁通測量計算得出。最完全的計算是將測量值，

6、反演成描述托克馬克平衡的Grad-Shafranov方程求得,同時必須考慮到電流的分布。這種完全的平衡重建，通常利用計算機的反演程序如EFIT[1]等離線計算。平衡反演算法(Efit)是一種計算機程序，它通過從設計的磁線圈中采集到的磁場實驗數(shù)據(jù)重構(gòu)等離子體的磁面。該程序說明了在一個非線性托卡馬克裝置中，除了一般等離子體的形狀以外，等離子體外部的磁測量數(shù)據(jù)既可以決定等離子體的能量儲存又可以很好地決定等離子體的電流剖面分布,它可以將等離子

7、體的診斷測量信號轉(zhuǎn)化成為如等離子體幾何尺寸，儲存的能量，電流剖面分布等等有用的信息。而這些測量信號是從物理診斷中得到的。物理診斷包括外部磁探針，外部極向磁通小環(huán)和MSE－測量等離子體內(nèi)部的磁力線方向。,描敘等離子體壓力平衡的Grad-Shafranov平衡方程可以通過例如環(huán)向電流密度上的限制條件等有用的測量信號得到它的解。這樣就使可以用兩個磁通值的函數(shù)和來表示,這里P和F分別是等離子體壓強和角向電流;Jt表示等離子體環(huán)向電流

8、密度分量。在以上方程的基礎上尋找一個使方程最小的解從而得到 和x是歸一化的磁面函數(shù),1假設初始等離子體電流分布2 計算由在計算邊界上產(chǎn)生的磁通值做為邊界條件3 求解Grad-Shafranov方程，求出 ，確定等離子體邊界4 求解最小二乘問題，確定參數(shù)5計算等離子體電流密度分布6 重復步驟2,3,4,5，直到滿足一定的收斂條件,,一般平衡重建算法的通用流程,,,,,,,EFIT程序的

9、相應子程序FIT: Equilibrium and fitting iterations. GREEN: 重新計算格林函數(shù)值. PRESUR: 重新計算壓力剖面值. MATRIX:重新計算電流剖面值. CURRNT:計算等離子體電流值. FCURRT: 得到外部成形場線圈電流值. PFLUX: 得到等離子體

10、磁通值. BOUND:得到等離子體邊界. FINDAX:得到等離子體磁軸. RESIDU: 檢察是否滿足平衡.,進展情況FIT,在fit程序中這里我們看到如果是平衡模式就只運行內(nèi)循環(huán),繁衍模式則內(nèi)外循環(huán)!首先考慮的平衡模式,首先調(diào)用 call currnt(ix,jtime,ixnn,nitera,kerror) if (kerro

11、r.gt.0) then jerror(jtime)=1 return endif call fcurrt(jtime,ix,nitera) call pflux(ix,ixnn,nitera,jtime) call steps(ixnn,nitera,ix,jtime,kerror) if (kerror.gt.0) t

12、hen jerror(jtime)=1 return endif call residu(nitera,jtime) if (kprfit.gt.1) call presur(jtime) return end,currnt computes the current density on the r-z mesh.currnt程序可以看出如

13、果是平衡模式 + 多項式 的話就跳到1100; 如果是繁衍模式第一次跳到3100 執(zhí)行GAQ電流模型do 3300 i=1,nw do 3300 j=1,nh kk=(i-1)*nh+j pcurrt(kk)=0.0 if ((xpsi(kk).lt.0.0).or.(xpsi(kk).gt.1.0)) go to 3300 rdi

14、ml=rgrid(i)/rzero pp0 = (1.-xpsi(kk)**enp)**emp*(1.-gammap)+gammap pcurrt(kk)= rbetap/rdiml*((1.-xpsi(kk)**enf)**emf *(1.-gammaf)+gammaf) pcurrt(kk)=pcurrt(kk)+pp0*rdiml pcurrt(kk)

15、=pcurrt(kk)*www(kk) tcurrt=tcurrt+pcurrt(kk) 3300 continue do 4050 i=1,kppcur brsp(nfcoil+i)=0.0 4050 continue do 4060 i=1,kffcur brsp(nbase+i)=0.0 4060 continue brsp(

16、nfcoil+1)=cratio/rzero brsp(nbase+1)=cratio*rbetap*rzero brsp(nfcoil+2)=-brsp(nfcoil+1) brsp(nbase+2)=-brsp(nbase+1) 4100 continue return,進展情況CURRNT,fcurrt computes the currents in the f coils. 如果

17、是固定極向場的時候if (ifcurr.gt.0) return 該程序不執(zhí)行；該程序首先從\green_table 目錄下讀入 fc6565.ddd 等文件中的值，然后改變 brsp(i) 變量的數(shù)值；然后調(diào)用call solve(nfcoil,nfcoil,afma,brsp,ifmatr)。solve一方面是采用高斯消元法分解線形代數(shù)方程組的矩陣，然后解線形代數(shù)方程組（見lsolve.f),進展情況FCURRT,第一部分是位

18、形控制（或“fast”）計算循環(huán)這一部運算速度較快。完成一次完全平衡重建迭代并產(chǎn)生控制電流供應命令可在小于1-2ms的時間間隔內(nèi)完成 算法的第二部分（“慢”循環(huán)）這包括大量的計算，比位形控制循環(huán)需要多25倍的時間。在這一部分算法中，磁通矢量是基于的完全平衡反演的結(jié)果。象安全因子分布、角向和內(nèi)感等這類等離子體參數(shù)的計算，均由這點的所決定。實時平衡重建的充分性證明實時算法的一個前提條件是, 如果起始點平衡和一個好的重建之間的差距充分小