مدل‌سازی و طراحی سیستم کنترل مقاوم جریان پلاسما در توکامک دماوند

در این مقاله با بهره‌گیری از توابع انرژی و روش هامیلتون لاگرانژ، مدلی از دینامیک جریان پلاسما و معادلات دینامیکی مابین آن با جریان سیم‌پیچ‌های فعال در توکامک دماوند استخراج شده است. در فرایند محاسبه پارامترهای مدل دینامیک جریان پلاسما، از محاسبات تحلیلی بر پایه قوانین فیزیکی و هم‌ چنین روش‌های تخمین پارامتر مبتنی بر مدل جعبه خاکستری استفاده شده است. از داده‌های سه شات‌ تجربی توکامک دماوند در حضور پلاسما به‌ منظور تخمین پارامتر نامشخص مدل و هم‌ چنین صحه‌گذاری استفاده شده است. نتایج مدل‌سازی جریان پلاسما بیان گر مدل دینامیکی با پارامترهای متغیر به‌صورت تابعی از شرایط و موقعیت مکانی پلاسما است. در این مقاله، بر اساس مدل‌سازی صورت گرفته، یک کنترل‌کننده مقاوم تناسبی انتگرالی به‌منظور کنترل جریان پلاسما با استفاده از مقدار جریان سیم‌پیچ‌های مرکزی و تعادلی و نحوه تاثیر‌گذاری آن‌ها طراحی شده است. مقایسه نتایج شبیه‌سازی با داده‌های تجربی بیان‌گر عملکرد قابل قبول سیستم کنترل طراحی شده است.

Modeling and robust control system design for plasma current in damavand tokamak

In the present work, a dynamic model of plasma current and its relation with the currents of active coils is derived using the HamiltonLagrange and energy functions. Model parameters of the plasma current are calculated using the analytical approach and the parameter estimation methods. The parameter estimation is performed based on the graybox model. The experimental data of three shots in the presence of plasma in Damavand Tokamak have been used to estimate the parameters of the model. The results of plasma current modeling show a dynamic model with variable parameters as a function of plasma conditions and plasma position. In the present work, based on the obtained dynamical model, a robust PI controller has been designed to control the plasma current using the currents of the central solenoid and equilibrium coil. The simulation results using real experimental data indicate the acceptable performance of the designed control system.