發(fā)布時間：2020-12-10 00:35

　　托卡馬克是目前最有希望實現(xiàn)核聚變能源的裝置之一。等離子體平衡與垂直位移不穩(wěn)定性的有效控制是托卡馬克裝置安全運(yùn)行的重要保障,本文基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法,對托卡馬克裝置等離子體平衡參數(shù)實時估算以及垂直位置快速預(yù)測進(jìn)行了研究,為未來更加精準(zhǔn)、快速控制提供新的方法。本文先應(yīng)用基礎(chǔ)的前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),以托卡馬克模擬代碼(TSC)模擬EAST放電生成數(shù)據(jù)庫,訓(xùn)練和測試等離子體平衡參數(shù)估算模型,并分別討論測量信號缺失和輸入噪音對模型魯棒性的影響。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)評估模型在偏濾器和限制器位形下估算有量綱平衡參數(shù)(等離子體電流中心位置、大半徑、小半徑、X點位置)平均誤差在1毫米以內(nèi),估算無量綱參量(拉長比、極向比壓、內(nèi)感、安全因子)平均誤差在百分之一以內(nèi);對于假定的測量信號缺失和輸入噪音,通過加入隨機(jī)噪音以及置零缺失信號值再訓(xùn)練驗證,證實模型仍具有一定魯棒性;在普通臺式機(jī)上用MATLAB軟件實現(xiàn)模型,耗時為1毫秒左右,初步驗證了這種方法的可行性。在等離子體電流中心位置識別工作中,本文先用模擬數(shù)據(jù)驗證了神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法的可行性,再用實驗數(shù)據(jù)訓(xùn)練模型,訓(xùn)練的基礎(chǔ)前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型經(jīng)驗證仍可準(zhǔn)確識別等離子體電流中心;同時,減少輸入探... 

【文章來源】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)安徽省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：117 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?（ａ）Ｄ－Ｔ、Ｄ－Ｄ和Ｄ－Ｈｅ３反應(yīng)截面隨氘原子能量變化曲線（ｌｂａｍ＝１０２８ｍ２）??（ｂＤ－Ｔ、Ｄ－Ｄ和Ｄ－Ｈｅ３反應(yīng)的速度平均截面隨溫度變化的曲線??

Ｑ＝５，３０００￥，?３５０ＭＶＶ，?ｓｔｅａｃｌｙ－ｓｔｎｔｅ?ｂｕｒａｉｎｇ?ｐｌａｓｍａ??洛ＥＡＳＴ?Ａｄｖａｎｃｅ?ＰＦＣ＼?ｓｔｅａｄｙ－ｓｔａｔｅ?ａｄｖａｎｃｅｄ?ｏｐｒａｔｉｏｕ??Ａｄｖａｎｃｅｄ?ｄｉｖｅｒｔｏｒ，?ｈｉｇｈ?ｐｏｗｅｒ?Ｈ＆Ｃ?Ｄ，?ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ??Ｊ－ＴＥＸＴ?Ｄｉｓｎｉｐｔｉｏｎ?ｉｎｉｔｉａｔｉｏｎ，?ｂａｓｉｃ?ｐｌａｓｍａ??２０１５?２０２０?２０２５?２０３０?２０３５?２０４０?２０４５?２０５０?２０５５?２０６０??圖１．２中國磁約束核聚變發(fā)展規(guī)劃Ｗ??１．２東方超環(huán)托卡馬克裝置介紹??托卡馬克（Ｔｏｋａｍａｋ）名字來源于俄語“環(huán)形、真空室、磁、線圈”的詞頭組??成，其核心部分是外部纏繞線圈的環(huán)形真空室［５］。裝置運(yùn)行初始階段，外部線圈??通電、容器充氣加料后，托卡馬克內(nèi)部產(chǎn)生巨大螺旋形磁場約束等離子體？，然后，??通過輔助加熱系統(tǒng)，等離子體溫度可以被進(jìn)一步提高；最終，人們期望在托卡馬??克裝置上滿足等離子體密度、溫度和約束時間乘積的勞遜判據(jù)，即點火條件，實??現(xiàn)核聚變發(fā)電。典型的托卡馬克磁體結(jié)構(gòu)示意如圖１．３所示，它主要由鐵芯（或??空芯）變壓器、縱場線圈、內(nèi)部極向場線圈、外部極向場線圈和其他子系統(tǒng)如加??熱系統(tǒng)、診斷系統(tǒng)、反饋控制系統(tǒng)及電源等系統(tǒng)組成；內(nèi)部極向場線圈與等離子??體構(gòu)成變壓器的初級回路和次級回路，外部極向場線圈則主要用于等離子體位置??和形狀控制。在縱場線圈、極向場線圈以及其它導(dǎo)體的綜合作用下，真空室內(nèi)形??成螺旋形磁場，通常環(huán)向場會比極向場大十倍以上，磁力線無限延伸形成磁面，??帶電粒子受磁力線束縛回轉(zhuǎn)螺旋，等離子體因而整體被約束。

?第１章緒論???鋒．：．??獅ｐ?ｊ?＂Ｉ?＿ｊｉ＾??圖１．４全超導(dǎo)托卡馬克ＥＡＳＴ裝置概貌Ｍ??表１．１?ＥＡＳＴ裝置的主要工程物理設(shè)計參數(shù)［７］??物理參數(shù)名稱?性能指標(biāo)??大半徑?１．８８?ｍ??小半徑?０．４５?ｍ??縱場?１．５？３．０?Ｔ??等離子體電流?１ＭＡ??可用伏秒數(shù)?Ｓ?６＿５??拉長比?Ｋ幺２??三角形變?５＜?０．７??目前，世界上大多托卡馬克裝置采用拉長偏濾器位形提升等離子體運(yùn)行參數(shù)，??它一般先由限制器位形轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化拉長伴有垂直位移不穩(wěn)定性。ＥＡＳＴ的科學(xué)家??通過集成創(chuàng)新，在不同參數(shù)條件下分別實現(xiàn)了?４００秒以上長脈沖高溫等離子體放??電和百秒量級穩(wěn)態(tài)高約束模放電，等離子體位形和垂直位移不穩(wěn)定性控制是其中??重要的一環(huán)，而ＥＡＳＴ的電磁測量系統(tǒng)及其他診斷信號則為等離子體精確控制提??供了基矗目前，針對ＥＡＳＴ平衡及位形識別任務(wù)，電磁測量系統(tǒng)主要依靠測量??極向不同位置磁場信號的磁探針和測量不同位置極向磁通值的磁通環(huán)，其安裝的??５??


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