Методы и системы магнитного управления плазмой в токамаках

В монографии рассматриваются системы магнитного управления плазмой в токамаках, связанные с управлением вертикальной скоростью, положением, током и формой плазмы. Системы применяются к действующим в России токамакам Туман-3, Глобус-М (ФТИ им. А.Ф. Иоффе, г. Санкт Петербург) и Т-11М (АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ», г. Троицк), а также к сооружаемым токамакам Т-15МД (НИЦ «Курчатовский институт», г. Москва) и ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, г. Кадараш, Франция). Для решения поставленных задач управления в качестве моделей плазмы применяется код DINA (АО «ГНЦ РФ ТРИНИТИ»), его линеаризованные и идентифицированные модели, а также модели, полученные по экспериментальным данным токамаков ТВД (НИЦ «Курчатовский институт»), Туман-3, Глобус-М и Т-11М. Для магнитного управления плазмой развиваются и применяются различные методы управления: H? теория оптимизации, приводящая к синтезу робастных систем управления, метод управления с прогнозирующей моделью, адаптация, развязка каналов управления и ПИД-регуляторы, каскадное и иерархическое управление. В начале монографии делается обзор систем магнитного управления плазмой, применяемых на ряде отечественных и зарубежных токамаках: Т-14, ТВД, Туман-3, Глобус-М (Россия), JET (Англия), ASDEX Upgrade (Германия), TCV (Швейцария), DIII-D (США), EAST (Китай).Научный труд рассчитан на специалистов, которые занимаются проектированием и применением систем управления высокотемпературной плазмой в токамаках, а также специалистов, занимающиеся разработкой и применением систем управления любыми динамическими объектами, включая студентов и аспирантов, использующих в своей научной работе системы автоматического управленияMethods and systems of plasma speed, position, current, and shape control in tokamaksIn the monograph, plasma magnetic control systems in tokamaks are considered which are connected with plasma speed, position, current, and shape control. The systems are applied to operating tokamaks in Russia namely Tuman-3, Globus-M (Ioffe Institute, St. Petersburg) and T-11M (State Research Center of Russian Federation “Troitsk institute for innovation & fusion research”, Troitsk) as well as to constructed tokamaks: T-15MD (National Research Center “Kurchatov Intstitute”) and ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor, Cadarache, France). The plasma models are applied such as the code DINA (State Research Center of RF “Troitsk institute for innovation & fusion research”, Troitsk), its linearized and identified models as well as the models obtained on the base of experimental data of TVD (Kurchatov Institute), Tuman-3, Globus-M, and T-11M tokamaks for the solution of the stated problems of control. For plasma magnetic control, various methods of control are developed and applied: H? optimization theory that leads to the synthesis of robust control systems, model predictive control method, adaptation, decoupling of control channels and PID-controllers, cascade and hierarchical control. In the beginning of the monograph the survey of plasma magnetic control systems are given which are applied in national and foreign tokamaks: Т-14, TVD, Tuman-3, Globus-М (Russia), JET (UK), ASDEX Upgrade (Germany), TCV (Switzerland), DIII-D (US), EAST (China).