نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی سیستم و کنترل، دانشکده مهندسی برق، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، صندوق پستی: 16315-1355، تهران - ایران

2 پژوهشکده پلاسما و گداخت هسته‌ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی، صندوق پستی: 51113-14399، تهران- ایران

چکیده

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 هم‌­چنین روش‌های تخمین پارامتر مبتنی بر مدل جعبه خاکستری استفاده شده است. از داده‌های سه شات‌ تجربی توکامک دماوند در حضور پلاسما به‌­منظور تخمین پارامتر نامشخص مدل و هم‌­چنین صحه‌گذاری استفاده شده است. نتایج مدل‌سازی جریان پلاسما بیان­گر 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 تأثیر‌گذاری آن‌ها طراحی شده است. مقایسه نتایج شبیه‌سازی با داده‌های تجربی بیان‌گر عملکرد قابل قبول سیستم کنترل طراحی شده است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

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

نویسندگان [English]

  • H. Zandi 1
  • M. Fatahi 1
  • B. Moaveni 1
  • H. Rasouli 2

1 Department of Systems and Control, Faculty of Electrical Engineering, K.N. Toosi University of Technology (KNTU), P.O.Box: 1355-16315, Tehran, Iran

2 Plasma and Nuclear Fusion Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.BOX:14399-51113, Tehran, Iran

چکیده [English]

In the present work, a dynamic model of plasma current and its relation with the currents of active coils is derived using the Hamilton-Lagrange 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 gray-box 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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Damavand tokamak
  • Plasma Current Dynamic
  • Hamilton-Lagrange Method
  • Gray-Box Model
  • Robust Controller
1. R. Kienberger, et al, Atomic transient recorder, Nature. 427, 817 (2004).
 
2. A. McPherson, et al, Studies of multiphoton production of vacuumultraviolet radiation in the rare gases, Journal of the Optical Society of America B, 4, 595 (1987).
 
3.   C. Spielmann, et al, Generation of coherent X-rays in the water window using 5-femtosecond laser pulses, Science (80-. ). 278, 661-664 (1997).
 
5.   K. Zhao, et al, Tailoring a 67 attosecond pulse through advantageous phase-mismatch, Opt. Lett. 37, 3891-3893 (2012).
 
6.   M. Lewenstein, et al, Theory of high-harmonic generation by low-frequency laser fields, Phys. Rev. A. 49, 2117 (1994).
 
7.   P.B. Corkum,Plasma perspective on strong field multiphoton ionization, Phys. Rev. Lett. 71, 1994 (1993).
 
9.   D. Peng, Enhancing high-order harmonic generation by sculpting waveforms with chirp, Phys. Rev. A. 97, 53414 (2018).
 
10. D. Peng, et al, Enhancing high-order harmonic generation by sculpting waveforms with chirp, Phys. Rev. A, 97, 53414 (2018).
 
11. Y.S. You, et al, High-harmonic generation in amorphous solids, Nature Communications, 8, 724 (2017).
 
12. Pengfei Wei1, Candong Liu1, Molecular high harmonic generation in a twocolor field, 18, (11)/ Optics Eepress (2010).
 
15. Cornelia Hofmann, Alexandra S. Landsman, Ursula Keller, Disentangling Long Trajectory Contributions in Two-Colour High Harmonic Generation, Appl. Sci. 8, 341 (2018).
 
16. M. Mofared, E. Irani, R. Sadighi-Bonabi, Enhancing high harmonic generation by the global optimization of a two-color chirped laser fieldPhys. Chem. Chem. Phys. 21, 9302–9309 (2019).