Разработка и математическое моделирование многосвязных систем управления вертикальной скоростью, током и формой плазмы в ITER
Диссертация
В ходе написания работы автором создана программно-вычислительная платформа для моделирования работы систем магнитного управления плазмой в ITER, основанная на пакете MATLAB/Simulink и плазмо-физическом коде DINA. Применение разработанной платформы при проведении численных экспериментов позволяет уменьшить количество ошибок, допускаемых разработчиком системы, и сократить время, затрачиваемое… Читать ещё >
Список литературы
- Митришкин Ю.В., Коростелев А. Я. Система с прогнозирующей моделью для управления формой и током плазмы в токамаке // Проблемы управления. — 2008.— № 5.— С. 19−25.
- Митришкин Ю.В., Коростелев А. Я. Многосвязная каскадная система слежения за током и формой плазмы в токамаке с развязкой каналов управления // Вестник МГТУ им. Н. Э. Баумана. Приборостроение. — 2010. —№ 2. —С. 21−38.
- Синтез и моделирование двухуровневой системы магнитного управления плазмой токамака-реактора / Ю. В. Митришкин, А. Я. Коростелев, В. Н. Докука и др. // Физика плазмы. — 2011. — № 4. — С. 307−349.
- Profile Control Systems in Tokamak / Y. V. Mitrishkin, A.Y. Korostelev, N.M. Kartsev et al. // Proc. of International Workshop Control for Nuclear Fusion. — the Netherlands, 2008. — www.wtb.tue.nl/cnf/program.php (дата обращения 12.10.2010).
- Plasma Shape and Current Tracking Control System for Tokamak / Y. V. Mitrishkin, A.Y. Korostelev, I.S. Sushin et al. // Proc. of the 13th International IFAC Symposium on Information Control Problems in Manufacturing. — Moscow, 2009. — P. 2133−2138.
- Митришкин Ю.В., Коростелев А. Я., Ефремов A.A. Магнитное управление плазмой в токамаках (обзор) // Тезисы докладов 11 международной конференции Устойчивость и колебания нелинейных систем управления (конференция Пятницкого). — М.: 2010. — С. 284— 285.
- Mitrishkin Y.V., Kadurin A.V., Korostelev A.Y. Tokamak Plasma Shape and Current Hco-Controller Design in Multivariable Cascade System // Proc. of The 18th IFAC World Congress. — Milan, Italy, 2011. — P. 3722−3727.
- Artsimovich L. A. Tokamak devices // Nuclear Fusion. — 1972. — Vol. 12.1. P. 215−252.
- Wesson J. Tokamaks (3rd ed.). — Oxford: Clarendon Press, 2004. — 749 p.
- Миямото К. Основы физики плазмы и управляемого синтеза. — М.: Физматлит, 2007. — 424 с.
- Progress in the ITER physics basis. Chapter 8. Plasma Operation and Control / Y. Gribov, D. Humphreys, K. Kajiwara et al. // Nuclear Fusion.2007. — Vol. 47, No. 6. — P. S385-S403.
- Mitrishkin Y.V., Kurachi K., Kimura H. Plasma Multivariable Robust Control System Design and Simulation for a Thermonuclear Tokamak-Reactor // International Journal of Control. — 2003. — Vol. 76, No. 13. — P. 1358−1374.
- Mitrishkin Y.V., Dolcuka V.N., Khayrutdinov R.R. Linearization of ITER plasma equilibrium model on DINA code // 32nd EPS Plasma Physics Conference. — Spain, 2005. — Vol. 29C. — P-5.080.
- Ariola M., Pironty A. Magnetic Control of Tokamak Plasmas. — London: Springer-Yerlag, 2008. — 162 p.
- Самойленко Ю.И., Губарев В. Ф., Кривонос Ю. Г. Управление быстро-протекающими процессами в термоядерных установках. — Киев: Наукова Думка, 1988. — 380 с.
- Арсенин В. В., Чуянов В. А. Подавление неустойчивостей плазмы методом обратных связей // Успехи физических наук. — 1977. — Т. 123., Вып. 1. —С. 83−129.
- Бесекерский В.А., Попов Е. П. Теория систем автоматического регулирования. — М.: Наука, 1972. — 768 с.
- Gran R., Rossi M.J., Sobierajski F. Plasma position control for TFTR using modern control theory // Proc. of 7th Symp. Eng. Probs. Fusion Research. — Knoxville, TN. — 1977. — P. 104—111.
- Firestone M.A. Analysis of modern optimal control theory applied to plasma position and current control in TFTR // IEEE Transactions on Plasma Science. — 1982.—Vol. 10, No. 2.— P. 105−115.
- Neilson G.H., Dyer G.R., Edmonds P.H. A model for coupled plasma current and position feedback control in the ISX-B tokamak // Nuclear Fusion. — 1984, — Vol. 24, No. 10, — P. 1291−1302.
- Митришкин Ю.В., Савкина И. С. О модели равновесия плазмы в токамаке // Автоматика и телемеханика. 1984. — № 3. — С. 64−76.
- Митришкин Ю.В. Управление динамическими объектами с применением автоматической настройки. -М.: Наука, 1985. 158 с.
- Релейная система стабилизации положения плазмы токамака. / Ю. В. Грибов, Е. А. Кузнецов, Ю. В. Митришкин и др. // Вопросы атомной науки и техники. Термоядерный синтез. — 1986. — Вып. 4. — С. 5157.
- Адаптивная оптимальная система управления горизонтальными смещениями плазменного шнура в токамаке / Ю. В. Грибов, Е. А. Кузнецов, Ю. В. Митришкин и др. // Вопросы атомной науки и техники. Термоядерный синтез. — 1988. — Вып. 4. — С. 28−32.
- Mitrishkin Y.V., Kuznetsov Е. A. Estimation of Parameters of Stabilized Plasma // Plasma Devices and Operations. —T993. — Vol. 2, No. 3. — P. 277−286.
- Кузнецов E.A., Митришкин Ю. В. Автоколебательная система стабилизации неустойчивого вертикального положения плазмы сферического токамака ГЛОБУС-М. — М.:ИПУ РАН, 2005. — 71 с.
- Analysis of optimal feedaback control of vertical plasma position in a tokamak system / S. Moriyama, K. Nakamura, Y. Nakamura et al. // Japan Journal of Applied Physics. — 1985. — Vol. 24, No. 7. — P. 849−855.
- Mitrishkin Y., Kimura H. Plasma Vertical Speed Robust Control in Fusion Energy Advanced Tokamak // Proc. 40 IEEE Conf. Decision and Control. — Orlando, FL. —2001. —P. 1292−1297.
- Plasma Vertical Stabilization in the Presence of Coil Voltage Saturation in the DIII-D Tokamak / E. Schuster, M.L. Walker, D.A. Humphreys et al. //
- American Control Conference. — Denver, CO. — 2003. — Vol. 3. — P. 2323−2328.
- Sartoni F., Tomassi G., Piccolo F. The Joint European Torus. Plasma position and shape control in the world’s largest tokamak // IEEE Control Systems Magazine. — 2006. — Vol. 26, No. 2. — P. 64−78.
- Vertical stabilization of tokamak plasmas / M.M.M. Al-Husari, B. Hendel, I.M. Jaimoukha et al. // Proc. of 30th IEEE Control and Decision Conference. — Brighton, UK. — 1991. — P. 1165−1170.
- Application of cautious stable predictive control to vertical positioning in COMPASS-D tokamak / J.R. Gossner, P. Vyas, B. Kouvaritakis et al. // IEEE Transactions on Control Systems Technology. — 1999. — Vol. 7, No. 5, —P. 580−587.
- Shaping, Vertical Stability and Control of Elongated Plasmas on the TVD / A.V. Abramov, A.V. Bortnikov, N. N. Brevnov et al.. — Moscow: Kurchatov Institute of Atomic Energy, 1991. — 40 p.
- Kessel C.E., Firestone M.A., Conn R.W. Linear optimal control of tokamak fusion devices // Fusion Technology. — 1990. — Vol. 17, No. 3. —- P. 391 411.
- Simulation studies of plasma identification and control in Korea Superconducting Tokamak Advanced Research / H. Jhang, C.E. Kessel, N. Pomphrey et al. // Fusion Engineering Design. — 2001. — Vol. 54, No. 1.1. P. 117−134.
- Plasma shape control: A general approach and its application to Alcator C-Mod / I.H. Hutchinson, S.F. Horne, G. Tinios et al. // Fusion Technology.1996. — Vol. 30, No. 2. — P. 137−150.
- The control of tokamak configuration variable^ plasmas / J.B. Lister, F. Hofmann, J.M. Moret et al. // Fusion Technology. — 1997. — Vol. 32, No. 3. —P. 321−373.
- Albanese R., Villone F. The linearized CREATE-L plasma response model for the control of currcnt, position and shape in tokamaks // Nuclear Fusion.1998. — Vol. 38, No. 5. — P. 723−738.
- Plasma current, shape, and position control in ITER / R. Albanese, G. Ambrosino, E. Coccorese ct al. // Fusion Technology. — 1996. — Vol. 30, No. 2. —P. 167−183.
- Plasma current and shape control in tokamaks using /7Ю and //-synthesis / G. Ambrosino, M. Ariola, Y. Mitrishkin et al. // Proc. 36th IEEE Conference on Decision and Control. — San Diego, CA. — 1997. — P. 3697−3702.
- A modern plasma controller tested on the TCV tokamak / M. Ariola, G. Ambrosino, J.B. Lister et al. // Fusion Technology. -—> 1999. — Vol. 36, No. 2,—P. 126−138.
- Ariola M., Pironti A. Plasma Shape Control for the JET Tokamak. An optimal output regulation approach. // IEEE Control Systems Magazine. — 2005. — Vol. 25, No. 5. — P. 65−75.
- Linear quadratic Gaussian controller design for plasma current, position and shape control system in ITER / V. Belyakov, A. Kavin, V. Kharitonov et al. // Fusion Engineering and Design. — 1999. — Vol. 45. -— P. 55−64.
- Simulations of ITER scenarios / V. Lukash, Y. Gribov, A. Kavin et al. // Plasma Devices and Operations. — 2005. — Vol. 13, No. 2. — P. 143−156.
- Khayrutdinov R.R., Lukash V.E. Studies of Plasma Equilibrium and Transport in a Tokamak Fusion Device with the Inverse-Variable Technique //Journal of Computatonal Physics. — 1993. — Vol. 109. — P. 193−201.
- Филлипс 4., Харбор P. Системы управления с обратной связью. — М.: Лаборатория Базовых Знаний, 2001. — 616 с.
- Митришкин Ю.В. Линейные модели управляемых динамических систем (Часть 1. Уравнения «вход-выход» и «вход-состояние-выход»).
- М.: Издательство МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2008. —222 с.
- Albanese R., Coccorese V., Rubinacci G. Plasma Modelling for the Control of Vertical Instabilities // Nuclear Fusion. — 1989. — Vol. 29, No.6. — P. 1013−1023.
- Belyakov V., Kavin A. Derivation of the linear models for the analysis of the plasma current, position and shape control system in Tokamak devices // Proceedings of International Conference Physics and Control. — St.-Petersburg. —2003. —P. 1019−1024.
- Model Predictive Heuristic Control: Application to Industrial Processes / J. Richalet, A. Rault, J.L. Testud et al. // Automatica. — 1978. — Vol. 14, No. 5. —P. 413−428.
- Cutler C.R., Ramaker B.C. Dynamic Matrix Control A Computer Control Algorithm // Proc. of the Automatic Control Conference. — San Francisco. — 1980. —P. WP5-B.
- Camacho E.F., Bordons A.C. Model Predictive Control. — 2nd ed. — London: Springer, 2004. —405 p.
- Macicjowski J.M. Predictive Control with Constraints. — Harlow: Pearson Education, 2002. — 331 p.
- Rossitcr J. A. Model-based predictive control: a practical approach. — Boca Raton: CRC Press, 2003. — 318 p.
- Wang L. Model predictive control system design and implementation using MATLAB. — London: Springer, 2009. — 375 p.
- Green M., Limebeer D.J.N. Linear Robust Control. — New Jersey: Prentice Hall, 1995, —538 p.
- Skogestad S., Postlethwaite I. Multivariable Feedback Control. Analysis and design. — New York: John Wiley, 2005. — 574 p.
- Синтез и моделирование 7/оо-системы магнитного управления плазмой в токамаке-реакторе / В. Н. Докука, А. В. Кадурин, Ю. В. Митришкин и др. // Автоматика и телемеханика. — 2007. — № 8. — С. 126−145.
- Лукаш В.Э., Докука В. Н., Хайрутдинов P.P. Программно-вычислительный комплекс DINA в системе MATLAB для решениязадач управления плазмой токамака // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез. — 2004. — Вып. 1. — С. 40−49.
- Ljung L. System Identification Theory for the User. — 2nd ed. — New Jersey: Prentice Hall, 1999. — 672 p.
- Albert A. Regression and the More-Penrose pseudoinverse. — New York: Academic Press, 1972. — 180 p.
- Full tokamak simulation of ITER Scenario 2 using the combined DINA-CH and CRONOS simulator / S.H. Kim, J.-F. Artaud, V. Basiuk et al. // Proceedings of the 35th EPS Conference on Plasma Physics. — Hersonissos. — 2008. — Vol.32D, 0−2.004. — P. 1 -4.
- Поляк Б. Т. Введение в оптимизацию. — М.: Наука, 1983. — 384 с.
- ITER Design Description Document. — 2008. — N 11 DDD 178 04−06−04 R 0.4.
- ITER Plant Control Design Handbook. Version 5.2. Abstract. — 2010. — 59 p. — http://www.iter.org/doc/www/edit/Lists/WebsiteText/Attachments/ 94/0lPCDI-ICore27LH2Vv52.pdf (Дата обращения: 01.02.2011).
- ITER Catalogue of I&C Products. Fast Controllers. — 2010. — 13 p. — http://www.iter.org/doc/www/edit/Lists/WebsiteText/Attachments/94/12 °F CCatalogue345X28vl2. pdf (Дата обращения: 01.02.2011).
- Нейман Л.P., Демирчян К. С. Теоретические основы электротехники: в 2 т. — Л.: Энергия, 1967. — Т. 1. 523 с.
- Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация. —- М.: Мир, 1985.—509 с.
- Лукаш В.Э. Эволюция плазмы в токамаке моделирование и сравнение с экспериментом: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук. М. 2008. — 34 с.
- Хайрутдинов P.P. Создание и применение комплекса плазмофизических моделей DINA для установки токамак: автореферат диссертации на соискание ученой степени доктора физ.-мат. наук. М. 2010. —33 с.
- Lister J.B. Plasma Equilibrium Response Modelling Experiments on the JT-60U and TCV Tokamaks // 27th EPS Conference on Controlled Fusion and Plasma Physics. — 2000, — Vol. 24B. — P. 181−184.
- Comparing TCV experimental VDE responses with DIN A code simulations / J-Y. Favez, R.R. Khayrutdinov, J.B. Lister et al. // Plasma Physics and Controlled Fusion. — 2002. — Vol. 44. — P. 171−193.
- Comparing DINA code simulations with TCV experimental plasma equilibrium responses / R.R. Khayrutdinov, J.B. Lister, V.E. Lukash et al. // Plasma Physics and Controlled Fusion. — 2001. — Vol. 43. — P. 321 342.
- High performance integrated plasma control in DIII-D / D.A. Humphreys, R.D. Deranian, J.R. Ferron et al. // Fusion Engineering and Design. — 2005. — Vol. 74, No. 1−4. — P. 665−669.
- Comparing magnetic triggering of ELMs in TCV an ASDEX Upgrade / S.H. Kim, M.M. Cavinato, V.N. Dokuka et al. // Plasma Physics and Controlled Fusion.—2009. —Vol. 51. — P. 55 021.
- KTM Tokamak Conceptual Design and Basic Parameters / V.A. Korotkov, E.A. Azizov, Yu.S. Cherepnin et al. // Fusion Engineering and Design. — 2001.— Vol. 56−57.— P. 831−835.
- Veremey Е., Sotnikova М. Plasma Stabilization System Design on the Base of Model Predictive Control // Model Predictive Control. — Edited by Tao Zheng.— ISBN:, 978−953−307−102−2.— Sciyo:2010.— P.199−222.
- Mattingley J., Wang Y., Boyd S. Receding Horizon Control: Automatic Generation of High-Speed Solvers // IEEE Control Systems Magazine. — 2011, —Vol. 31(3). — P. 52−65.
- Wang Y., Boyd S. Fast Model Predictive Control Using Online Optimization // IEEE Transactions on Control Systems Technology. — 2010. — Vol. 18. — P. 267−278.