ht7u快速反饋控制實(shí)時(shí)平衡重建算法簡(jiǎn)介

1、HT7U快速反饋控制實(shí)時(shí)平衡重建算法簡(jiǎn)介,主要內(nèi)容,EFIT進(jìn)展情況物理模型及基本公式的理解計(jì)算流程實(shí)時(shí)反饋控制的進(jìn)展情況,EFUND程序簡(jiǎn)介,,EFIT CODE 實(shí)質(zhì)上由兩部分組成，EFIT 和 EFUND。EFIT 用來(lái)進(jìn)行平衡反演計(jì)算，但是它的運(yùn)行需要一組響應(yīng)函數(shù)表，即GREEN’S函數(shù)。EFUND 根據(jù)當(dāng)前實(shí)驗(yàn)裝置和運(yùn)行的參數(shù)，計(jì)算出GREEN’S函數(shù)，一旦參數(shù)改變，需要重新運(yùn)行EFUND程序，生成新的GREEN

2、’S函數(shù)。因此，EFUND程序運(yùn)行正確與否對(duì)于整個(gè)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(jì)算適當(dāng)?shù)腉REEN’S函數(shù),,,計(jì)算關(guān)于f-coils的感應(yīng),計(jì)算關(guān)于Grid 的感應(yīng),計(jì)算關(guān)于e-coils的感應(yīng),計(jì)算關(guān)于vesselSegments的感應(yīng),計(jì)算關(guān)于A-coils的感應(yīng),,,,,,,,,,,,,,,,,,,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(chǔ)上具有很大優(yōu)勢(shì)用 Fortran Powerstation寫數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序 為pc機(jī)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(dǎo)入數(shù)據(jù)文件,繪制圖形,清晰標(biāo)定各項(xiàng)參數(shù)可以進(jìn)行準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)定位,任意的圖形放縮可以進(jìn)行圖形的疊加,方便數(shù)據(jù)的對(duì)比分析將根據(jù)工作人員的需要,及時(shí)進(jìn)行功能擴(kuò)充,SHAPE程序 主要是為固定邊界計(jì)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(shè)置磁數(shù)據(jù)和權(quán)重矩陣,EFIT程序簡(jiǎn)介,最優(yōu)化地進(jìn)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(diǎn)，首先這些參數(shù)的值必須被準(zhǔn)確測(cè)量。事實(shí)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(cè)量，但是它們可以從現(xiàn)有的診斷數(shù)據(jù)，如磁場(chǎng)和磁通測(cè)量計(jì)算得出。最完全的計(jì)算是將測(cè)量值，

6、反演成描述托克馬克平衡的Grad-Shafranov方程求得,同時(shí)必須考慮到電流的分布。這種完全的平衡重建，通常利用計(jì)算機(jī)的反演程序如EFIT[1]等離線計(jì)算。平衡反演算法(Efit)是一種計(jì)算機(jī)程序，它通過(guò)從設(shè)計(jì)的磁線圈中采集到的磁場(chǎng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)重構(gòu)等離子體的磁面。該程序說(shuō)明了在一個(gè)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(cè)量數(shù)據(jù)既可以決定等離子體的能量?jī)?chǔ)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(cè)量信號(hào)轉(zhuǎn)化成為如等離子體幾何尺寸，儲(chǔ)存的能量，電流剖面分布等等有用的信息。而這些測(cè)量信號(hào)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(cè)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(guò)例如環(huán)向電流密度上的限制條件等有用的測(cè)量信號(hào)得到它的解。這樣就使可以用兩個(gè)磁通值的函數(shù)和來(lái)表示,這里P和F分別是等離子體壓強(qiáng)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(chǔ)上尋找一個(gè)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(shè)初始等離子體電流分布2 計(jì)算由在計(jì)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(wèn)題，確定參數(shù)5計(jì)算等離子體電流密度分布6 重復(fù)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(yīng)子程序FIT: Equilibrium and fitting iterations. GREEN: 重新計(jì)算格林函數(shù)值. PRESUR: 重新計(jì)算壓力剖面值. MATRIX:重新計(jì)算電流剖面值. CURRNT:計(jì)算等離子體電流值. FCURRT: 得到外部成形場(chǎng)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(jìn)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(yùn)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(xiàng)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(jìn)展情況CURRNT,fcurrt computes the currents in the f coils. 如果

17、是固定極向場(chǎng)的時(shí)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(jìn)展情況FCURRT,第一部分是位

18、形控制（或“fast”）計(jì)算循環(huán)這一部運(yùn)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(yīng)命令可在小于1-2ms的時(shí)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(jì)算，比位形控制循環(huán)需要多25倍的時(shí)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(jì)算，均由這點(diǎn)的所決定。實(shí)時(shí)平衡重建的充分性證明實(shí)時(shí)算法的一個(gè)前提條件是, 如果起始點(diǎn)平衡和一個(gè)好的重建之間的差距充分小