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1、托卡马克装置等离子体平衡和控制2 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望托卡托卡马马克装置等离子体平衡和控制克装置等离子体平衡和控制 HT-7 ASIPP非圆截面等离子体平衡反演技术非圆截面等离子体平衡反演技术托卡马克装置等离子体电磁测量概述托卡马克装置等离子体电磁测量概述HT-7HT-7等离子体平衡和控制等离子体平衡和控制 EASTEAST等离子体电流、等离子体电流、X X点位置和位形控制点位置和位形控制 非圆截面等离子体平衡反演技术非圆截面等离子体平衡
2、反演技术HT-7 ASIPP托托卡卡马马克克中中外外部部磁磁测测量量可可以以提提供供有有关关等等离离子子体体形形状状，以以及及总总体体电电流流分分布布参参数数的的重重要要信信息息，诸诸如如平平均均角角向向 与与等等离离子子体体内内感感 一一半半的的和和 ，对对于于足足够够拉拉长长的的等等离离子子体体来来说说，和和 是是分分离离的的。当当能能得得到到的的信信息息只只限限于于外外部部磁磁测测量量时时，仅仅仅仅可可以以确确定定电电流分布的总体参数。流分布的总体参数。非非圆圆截面等离子体平衡反演技截面等离子体平衡反演技术术介介绍绍 HT-7 ASIPP平平衡衡反反演演算算法法(EFIT)(EFIT)是
3、是一一种种计计算算机机程程序序，它它可可以以将将等等离离子子体体的的诊诊断断测测量量信信号号转转化化成成为为如如等等离离子子体体几几何何尺尺寸寸，储储存存的的能能量量，电电流流剖剖面面分分布布等等等等有有用用的的信信息息。而而这这些些测测量量信信号号是是从从物物理理诊诊断断中中得得到到的的，物物理理诊诊断断包包括括外外部部磁磁探探针针，外外部部极极向向磁磁通通大大环环和和MSE(MSE(一一种种测测量量等等离离子子体体内内部部的的磁磁力力线线方方向向的的诊诊断断工工具具)。描描叙叙等等离离子子体体压压力力平平衡衡的的Grad Grad ShafranovShafranov平平衡衡方方程程可可以
4、以通通过过环环向向电电流流密密度度限限制制上上有有用用的的测测量量信信号号得得到到它它的的解解。既既然然等等离离子子体体电电流流同同样样依依靠靠Grad Grad ShafranovShafranov平平衡衡方方程程的的解解，因因此此这这是是一一个个非非线线性性最最优优化化的的问问题题。平平衡衡限限制制允允许许两两维维的的电电流流密密度度可可以以用用两两个个一一维维的的流流函函数数(它它们们是是关关于于磁磁通通的的函函数数)来来代代替替，这这就就大大大大减减少少了问题的复杂性。了问题的复杂性。平衡反演算法的平衡反演算法的历历史史 HT-7 ASIPP自自从从V VD DShafranovSha
5、franov博博士士发发表表了了著著名名的的Grad Grad ShafranovShafranov平平衡衡理理论论以以来来，许许多多建建立立在在Grad Grad ShafranovShafranov平平衡衡方方程程基基础础上上的的MHDMHD平平衡衡算算法法得得到到了了发发展展。通通过过应应用用这这些些算算法法不不仅仅较较好好地地解解决决了了等等离离子子体体平平衡衡的的不不稳稳定定性性，而而且且在在19721972到到19791979年年间间还还用用来来设设计计产产生生等等离离子子体体线圈的形状。线圈的形状。平衡反演算法的平衡反演算法的历历史史 HT-7 ASIPP19801980年到年到
6、19821982年年 DrDrLuxon;Luxon;Dr.Dr.D.W.SwianD.W.Swian 说说明明了了在在一一个个非非线线性性托托卡卡马马克克装装置置中中，除除了了一一般般等等离离子子体体的的形形状状以以外外，等等离离子子体体外外部部的的磁磁测测量量数数据据既既可可以以决决定定等等离离子子体体的的能能量量储储存存又又可可以以很很好好地地决决定定等等离离子子体体的的电电流剖面分布。但速度流剖面分布。但速度较较慢一次反演慢一次反演约约需需3030分分钟钟。MFITMFIT程程序序采采用用的的是是用用网网格格电电流流模模拟拟等等离离子子体体电电流流剖剖面面分布，因此它的分布，因此它的计
7、计算并不复算并不复杂杂但精确度不但精确度不够够。EFITEFIT程程序序保保留留了了MFITMFIT网网格格电电流流程程序序的的计计算算效效率率通通过过交交叉叉和和迭迭代代反反演演来来得得到到等等离离子子体体的的最最优优解解，借借助助等等离离子子体平衡来体平衡来约约束等离子体束等离子体电电流的分布，提高了精度。流的分布，提高了精度。平衡反演算法的平衡反演算法的历历史史HT-7 ASIPPDr.Lang.LaoDr.Lang.Lao改改进进了了LuxonLuxon的的算算法法，改改进进后后的的算算法法可可以以分分析析等等离离子子体体实实验验过过程程中中两两炮炮(大大约约5 5分分钟钟)之间的数据
8、，效率大为提高。之间的数据，效率大为提高。19851985年年以以后后Lang.LaoLang.Lao博博士士建建立立了了一一个个动动力力学学模模型型，该该模模型型需需要要更更多多的的物物理理诊诊断断数数据据，同同时时也也能能够够提提供供更更多多的的等等离离子子体体信信息息，这这样样EFITEFIT程程序序就成就成为为一个分析等离子体各种参数的一个分析等离子体各种参数的强强大工具。大工具。现现在在在在一一个个HP735HP735工工作作站站上上，一一个个典典型型的的平平衡衡重重构大构大约约只需要几秒只需要几秒钟钟。平衡反演算法的平衡反演算法的历历史史HT-7 ASIPP在在19921992年年
9、，Dr.J.R.Dr.J.R.FerronFerron编编写写了了一一套套实实时时EFIT(RTEFIT)EFIT(RTEFIT)程程序序，该该程程序序已已经经可可以以用用在在等等离离子子体体放放电电物物理理实实验验控控制制中中，从从此此以以后后，RTEFITRTEFIT模模型型就就成成为为现现代代核核聚聚变变物物理理装装置置控控制制中中的的一一个个热热门门话话题题，科科学学家家们们在在不不同的核装置建立了很多算法。同的核装置建立了很多算法。到到目目前前为为止止，EFITEFIT程程序序都都是是分分析析等等离离子子体体各各种种特特性性和和控控制制等等离离子子体体运运行行方方面面的的强强大大工具
10、。工具。平衡反演算法的功能平衡反演算法的功能HT-7 ASIPP(1)(1)得到等离子体的信息。得到等离子体的信息。(2)(2)通过磁场结构分析实验测量结果。通过磁场结构分析实验测量结果。(3)(3)可以进行固定边界和自由边界的平衡计算。可以进行固定边界和自由边界的平衡计算。(4)(4)为新的实验装置发展位形控制算法。为新的实验装置发展位形控制算法。(5)(5)设计新的实验装置。设计新的实验装置。(6)(6)重构磁场形状。重构磁场形状。(7)(7)等离子体运行。等离子体运行。(8)(8)分析物理诊断信号。分析物理诊断信号。(9)(9)为输为输运和不运和不稳稳定性定性计计算提供基本磁面信息算提供
11、基本磁面信息。(10)(10)设计设计新的新的电电流分布的流分布的诊诊断手段的断手段的验证验证工具工具。解解Grad-ShafranovGrad-Shafranov平衡方程过程平衡方程过程HT-7 ASIPP边界条件采用有限差分方程组的解决方案采用有限差分方程组的解决方案HT-7 ASIPP将解偏微分的问题转化为解差分方程的过程将解偏微分的问题转化为解差分方程的过程:平衡反演算法的具体平衡反演算法的具体过过程程 HT-7 ASIPP1 1 假设初始等离子体电流分布假设初始等离子体电流分布2 2 计算由在计算边界上产生的磁通值做为边界条件计算由在计算边界上产生的磁通值做为边界条件3 3 求解求解
12、Grad-ShafranovGrad-Shafranov方程，求出方程，求出 ，确定，确定等离子体边界等离子体边界4 4 求解最小二乘问题，确定参数求解最小二乘问题，确定参数5 5 计算等离子体电流密度分布计算等离子体电流密度分布6 6 重复步骤重复步骤2,3,4,52,3,4,5，直到满足一定的收敛条件，直到满足一定的收敛条件EFUND产生格林函数产生格林函数表表EFIT主程序主程序DATA_INPUT&GETSETS DATA_INPUT&GETSETS 初始化初始化,读入数据读入数据INICURINICUR初始化等离子体电流分布初始化等离子体电流分布FITFIT平衡与反演迭代计算平衡与反
13、演迭代计算反演计算反演计算SHAPESHAPE确定等离子体边界、磁轴及确定等离子体边界、磁轴及X POINT点点PLTOUTPLTOUT产生图形数据输出到产生图形数据输出到PLTOUT.OUTPRTOUTPRTOUT产生文本数据输出到产生文本数据输出到FITOUT.DATWEQDSKWEQDSK生成生成g文件和文件和x文件文件SHIPITSHIPIT生成生成a文件和文件和m文件文件STOPcurrntcurrntpfluxpfluxstepsstepsresiduresiduichisq0?i1?greengreenmatrixmatrixfcurrtfcurrtyn固定边界固定边界平衡计算平
14、衡计算自由边界自由边界平衡计算平衡计算currntcurrntfcurrtfcurrtpfluxpfluxstepsstepsresiduresiducurrntcurrntpfluxpfluxstepsstepsresiduresiduidone0?idone0?nnnyyy托卡马克等离子体的电磁测量托卡马克等离子体的电磁测量 HT-7 ASIPP无无论论是是在在天天体体等等离离子子体体还还是是实实验验室室等等离离子子体体的的运运动动规规律律中中，磁磁场场都都起起着着十十分分重重要要的的作作用用：特特别别是是在在磁磁约约束束热热核核实实验验装装置置中中，存存在在着着强强大大的的磁磁场场，这这
15、些些磁磁场场是是由由在在外外导导体体中中或或等等离离子子体体本本身身流流动动的的电电流流所所产产生生的的。等等离离子子体体和和磁磁场场间间存存在在着着强强烈烈的的相相互互作作用用，我我们们就就是是利利用用这这种种相相互互作作用用来来约约束束高高温温等等离离子子体体。等等离离子子体体中中磁磁场场的的位位形形决决定定了了等等离离子子体体的的约约束束特特性性宏宏观观平平衡衡和和稳稳定定性性等等。这这样样，要要完完全全地地了了解解磁磁约约束束等等离离子子体体的的运运动动规规律律，就就必必须研究其中的磁场的空间分布及瞬时变化规律。须研究其中的磁场的空间分布及瞬时变化规律。托卡马克等离子体的电磁测量托卡马
16、克等离子体的电磁测量 HT-7 ASIPP等等离离子子体体内内部部磁磁场场的的测测定定方方法法大大致致可可分为两类分为两类一一类类是是探探针针测测量量方方法法，其其中中最最常常用用的的是是感感应式磁探针。应式磁探针。一一类类是是光光谱谱方方法法，即即利利用用磁磁场场对对等等离离子子体体辐辐射射的的影影响响，例例如如塞塞曼曼效效应应、法法拉拉第第效效应应等等，来来测测定定沿沿观观测测方方向向上上等等离离子子体体内内的的平平均磁场。均磁场。托卡马克等离子体的位移测量托卡马克等离子体的位移测量 HT-7 ASIPP对称探针对称探针 利利用用正正弦弦和和余余弦弦线线圈圈测测量量等等离离子子体体电电流流
17、重重心心位位置置 单匝环测量等离子体外磁面的中心位置单匝环测量等离子体外磁面的中心位置 利利用用小小探探针针的的空空间间傅傅里里叶叶分分析析法法测测量量等等离离子子体体外磁面的中心位置外磁面的中心位置 电磁测量积分器电磁测量积分器 HT-7 ASIPPRCRC无源积分器无源积分器 有源积分器中积分器有源积分器中积分器 全软件数字量积分器全软件数字量积分器 部分模拟量，部分数字量相结合积分器部分模拟量，部分数字量相结合积分器 托卡马克装置的运行调试托卡马克装置的运行调试 HT-7 ASIPP影影响响托托卡卡马马克克装装置置放放电电特特性性的的因因素素很很多多，其其中中象象杂杂散散场场、杂杂质质等
18、等对对等等离离子子体参数的影响很明显。体参数的影响很明显。杂散场对等离子体的行为带来严重的影响杂散场对等离子体的行为带来严重的影响 HT-7 ASIPP(1)(1)杂杂散散场场将将使使等等离离子子体体发发生生附附加加位位移移，导导致致放放电电特特性性伏伏安安曲曲线线不不对对称称，并并影影响击穿时间和击穿压强响击穿时间和击穿压强 (2)(2)轴轴对对称称多多极极杂杂散散场场将将使使磁磁面面截截面面发发生形变生形变 (3)(3)环环向向场场平平均均波波纹纹度度超超过过1 1，离离子子热导损失显著增加热导损失显著增加 对杂散场水平的要求对杂散场水平的要求 HT-7 ASIPP在在等等离离子子体体区区
19、，杂杂散散场场超超过过0.10.1将将对对等等离离子子体体的的击击穿穿压压强强、击击穿穿时时间间、放放电电特特性性及及等等离离子子体体的的约约束束产产生生明明显显的的影响。影响。环环向向场场平平均均波波纹纹度度应应控控制制在在1 1以以下下，否则离子热导损失会明显增加否则离子热导损失会明显增加 使电磁系统对赤道面尽量对称使电磁系统对赤道面尽量对称 HT-7HT-7总控系统的组成总控系统的组成HT-7 ASIPP 总控台总控台 PFPF控制系统控制系统 密度反馈控制系统密度反馈控制系统 定时触发系统定时触发系统 LHCD LHCD反馈控制系统反馈控制系统 ICRH ICRH控制系统控制系统 放电
20、监控系统放电监控系统 事件触发系统事件触发系统 手动微调位移反馈控制系统手动微调位移反馈控制系统HT-7 ASIPP设置，显示TableServer交换机Ne控制VxWorksTimer触发VXI机箱LHCDICRHPF控制VxWorks-920ms信号触发时钟分频硬件控制机16M外时钟数据采集系统总控台总控台HT-7 ASIPP主要功能是可以设置参数，浏览预设曲线，主要功能是可以设置参数，浏览预设曲线，反馈曲线，集成的系统有反馈曲线，集成的系统有PFPF控制，密度控控制，密度控制，定时触发系统，制，定时触发系统，以及控制信号数据以及控制信号数据的显示。的显示。文件服务系统的数据格式进行了统一
21、，以文件服务系统的数据格式进行了统一，以适用适用GT7看图的数据格式为标准，看图的数据格式为标准，PF控控制系统和密度控制系统的数据格式都统一制系统和密度控制系统的数据格式都统一到这个标准下了。到这个标准下了。定时触发系统定时触发系统HT-7 ASIPP主要提供各种定时触发和一道主要提供各种定时触发和一道16M16M外时钟外时钟秒级信号：秒级信号：1616道道毫秒级信号：毫秒级信号：2020道左右道左右时钟频率：时钟频率：16M16M各种触发的光隔离器。各种触发的光隔离器。事件触发系统事件触发系统HT-7 ASIPP输入放电时需要检测的信号输入放电时需要检测的信号,根据要求实根据要求实时的对信
22、号进行检测时的对信号进行检测(如频率检测如频率检测,幅值幅值检测检测),),检测结果实时的通过检测结果实时的通过DADA或者或者IOIO接接口输出。（现在该系统主要针对的是口输出。（现在该系统主要针对的是MHDMHD的实时检测和处理）的实时检测和处理）手动微调位移反馈控制系统手动微调位移反馈控制系统HT-7 ASIPP 在长脉冲放电时，由于放电的条件的变在长脉冲放电时，由于放电的条件的变化，化，PFPF反馈控制系统的控制效果变差，需反馈控制系统的控制效果变差，需要要OperatorOperator根据实际放电的反馈数据进行根据实际放电的反馈数据进行手动微调。手动微调。手动微调的值将实时的和当前
23、的预设数手动微调的值将实时的和当前的预设数据进行迭加，迭加的结果输出给据进行迭加，迭加的结果输出给PFPF反馈控反馈控制系统来控制放电。制系统来控制放电。系统借用系统借用PS2PS2的游戏控制手柄接入计算机的游戏控制手柄接入计算机的并口作为手动微调的输入端。的并口作为手动微调的输入端。手动微调位移反馈控制系统手动微调位移反馈控制系统HT-7 ASIPPDA输出手动调整量预设参数PF控制机DA输出到极向场EASTEAST控制和数据系控制和数据系统设计统设计方案方案(1)(1)HT-7 ASIPPThe compose of HT7UDCS The compose of HT7UDCS EASTE
24、AST控制和数据系控制和数据系统设计统设计方案方案(2)(2)HT-7 ASIPPThe Main Control System(MCS)The Main Control System(MCS)EASTEAST控制和数据系控制和数据系统设计统设计方案方案(3)(3)HT-7 ASIPPThe structure of the DDS The structure of the DDS EAST 位形控制系统设计的难度位形控制系统设计的难度HT-7 ASIPP 通常托卡马克的极向场由平衡成形场和欧姆加热场组通常托卡马克的极向场由平衡成形场和欧姆加热场组成。对成。对EASTEAST，采用了所谓极向场
25、一体化设计，即：加，采用了所谓极向场一体化设计，即：加热场不仅提供伏秒数变化而且参加平衡和成形；同样，热场不仅提供伏秒数变化而且参加平衡和成形；同样，平衡场不仅维持等离子体平衡位形，而且也提供部分平衡场不仅维持等离子体平衡位形，而且也提供部分伏秒数变化。这样的设计简化了托卡马克的极向场系伏秒数变化。这样的设计简化了托卡马克的极向场系统，但使等离子体电流和平衡位形的同时控制变得比统，但使等离子体电流和平衡位形的同时控制变得比较复杂。在纯欧姆放电的情况下，由于所有极向场线较复杂。在纯欧姆放电的情况下，由于所有极向场线圈上的电流均要变化才能维持等离子体电流而与此同圈上的电流均要变化才能维持等离子体电
26、流而与此同时极向场线圈上电流的变化一定造成平衡和成形磁场时极向场线圈上电流的变化一定造成平衡和成形磁场的变化，因此，的变化，因此，从严格意义上讲，从严格意义上讲，在一体化设计的基在一体化设计的基础上，在纯欧姆放电时电流和平衡位形同时得到维持础上，在纯欧姆放电时电流和平衡位形同时得到维持是有一定难度的。是有一定难度的。EAST ASIPP世界上现有装置世界上现有装置极向场线圈区分单独的欧姆加热和等离子体位极向场线圈区分单独的欧姆加热和等离子体位形控制电流形控制电流,并并且靠且靠近等离子体。近等离子体。ASIPPEAST的运行和控制的运行和控制 1,EAST 的所有平衡位形全部由外部极向场线圈产生
27、；的所有平衡位形全部由外部极向场线圈产生；由于一个特定的位形是由全部极向场线圈产生因此对位形的同时控制也只能由于一个特定的位形是由全部极向场线圈产生因此对位形的同时控制也只能用全部极向场线圈完成。此时电源、测量和负载线圈构成的系统的响应时间用全部极向场线圈完成。此时电源、测量和负载线圈构成的系统的响应时间常数决定了这种控制方法可能控制的最快位形变化；常数决定了这种控制方法可能控制的最快位形变化；2,EAST 几种典型平衡位形及其相互关系几种典型平衡位形及其相互关系基本设计位形基本设计位形:具有双零（或单零）偏滤器的大拉长非圆小截面具有双零（或单零）偏滤器的大拉长非圆小截面;其他灵活性为其他灵活
28、性为:具有双零（或单零）偏滤器的中等拉长度下获得尽可能大体具有双零（或单零）偏滤器的中等拉长度下获得尽可能大体积等离子体的平衡位形积等离子体的平衡位形;具有最大体积等离子体的位形具有最大体积等离子体的位形;3,更方便对等离子体位置和形状进行灵活的控制更方便对等离子体位置和形状进行灵活的控制控制执行命令是所有极向场电流的叠加控制执行命令是所有极向场电流的叠加极向场系统的运行和控制变得更为复杂极向场系统的运行和控制变得更为复杂EASTEAST ASIPP EAST 位形控制系统的算法位形控制系统的算法 EFITEFIT是在是在DIII-DDIII-D托卡马克装置上开发研制的托卡马克装置上开发研制的
29、等离子体平衡拟合程序。等离子体平衡拟合程序。目前，在目前，在DIII-DDIII-D、JETJET、JT60U JT60U、ASDEX-UASDEX-U等等装置上，装置上，EFITEFIT已广泛用于场形设计、实验运已广泛用于场形设计、实验运行、诊断数据集成分析等方面。行、诊断数据集成分析等方面。按照其基本算法改写的程序，也已运用于很按照其基本算法改写的程序，也已运用于很多装置的等离子体电流和位形实时反馈运行多装置的等离子体电流和位形实时反馈运行中。中。EAST ASIPP实时位形控制系统算法的基本前提实时位形控制系统算法的基本前提一个前提条件是一个前提条件是:如果起始点平衡和一个如果起始点平衡
30、和一个好的重建之间的差距充分小好的重建之间的差距充分小,经过一次迭经过一次迭代解就和收敛重建十分接近足以进行放电代解就和收敛重建十分接近足以进行放电控制。控制。另一前提是另一前提是:一次迭代就可以使实时算法一次迭代就可以使实时算法跟上放电发展中平衡的变化。跟上放电发展中平衡的变化。EAST ASIPP实时实时位形控制系统算法的基本思路位形控制系统算法的基本思路在实时平衡重建算法中，节省从诊断数据出发经过多在实时平衡重建算法中，节省从诊断数据出发经过多次迭代求的一个收敛解的时间。次迭代求的一个收敛解的时间。对于每一次新的平衡重建，取得一个新的诊断数据，对于每一次新的平衡重建，取得一个新的诊断数据
31、，最近的平衡解被当作起始点，仅做一次迭代。如果平最近的平衡解被当作起始点，仅做一次迭代。如果平衡发展得不快，相对于上次解的变化仅用一次迭代就衡发展得不快，相对于上次解的变化仅用一次迭代就可解决，因此结果的准确性足以进行放电控制。可解决，因此结果的准确性足以进行放电控制。如果平衡发展得非常缓慢两次诊断数据之间没有变化，如果平衡发展得非常缓慢两次诊断数据之间没有变化，那么这个算法和离线算法是相同的。那么这个算法和离线算法是相同的。EAST ASIPP EAST 位形控制系统的位形控制系统的硬件结构简解硬件结构简解 ASIPPEAST EAST 位形控制的电磁测量位形控制的电磁测量EAST ASIP
32、PEAST TokamakEAST Tokamak位形控制位形控制数据采集和数据传输数据采集和数据传输多道电磁测量一台采集机器无法承担多道电磁测量一台采集机器无法承担,势必需要多台采集机器势必需要多台采集机器;为了节约计算的时间和精度为了节约计算的时间和精度,原则上采集和计算分开原则上采集和计算分开;,;,为了控制的准确为了控制的准确,每毫秒发出控制命令每毫秒发出控制命令:假设采集假设采集150150道控制信道控制信号号,精度精度1212位位,那么每秒那么每秒1,440,0001,440,000波特率的数据传输是几乎不波特率的数据传输是几乎不可能达到的可能达到的(网络存在阻塞和错误网络存在阻塞
33、和错误-有有HT7HT7的经验的经验););因此我们可以采用因此我们可以采用(1)DSP(1)DSP硬件实现计算控制形式硬件实现计算控制形式(用用3 3到到4 4个个VXIVXI机箱实现机箱实现)(2)(2)高速网络集群形式高速网络集群形式(用用3 3到到5 5个个6464位计算机通过位计算机通过MyrinetMyrinet实现实现)EASTEAST ASIPPMyricomMyricom公司提供网卡和交公司提供网卡和交换换机，其机，其单单向互向互连连速度最高可达到速度最高可达到2Gbps(2Gbps(“E“E型卡型卡”号称达到号称达到3.96 Gbits/s)3.96 Gbits/s)。My
34、rinetMyrinet提供直提供直接点到点、基于集接点到点、基于集线线器或基于交器或基于交换换机的网机的网络络配置，两个直接配置，两个直接连连接的接的节节点之点之间间的平均延的平均延迟迟是是5 5到到1818微秒，微秒，这这要比以太网快得多。要比以太网快得多。(而而MyricomMyricom公司公司硬件连接可以绕过硬件连接可以绕过TCP/IP TCP/IP 七层协议，不但减七层协议，不但减少了延迟时间，还大大降低了所占用的少了延迟时间，还大大降低了所占用的CPUCPU资源资源)。高速网络集群形式高速网络集群形式EAST ASIPP计算机之间数据交换用计算机之间数据交换用Myrinet网络网
35、络 每秒每秒2.0 Gigabits2.0 GigabitsPCIPCI接口板接口板为了连接到远程控制为了连接到远程控制,使用光导纤维的接口使用光导纤维的接口LinuxLinux开放资源驱动程序和软件开放资源驱动程序和软件在板在板DMADMA传输方式不占用传输方式不占用CPUCPU资源资源使使用用的的 直直接接发发送送 的的方方式式,将将数数据据发发送送到到目目的的地地CPUCPU所定义的地址所定义的地址多口的交换机为增加控制计算机提供了方便多口的交换机为增加控制计算机提供了方便的可扩充性的可扩充性 EAST ASIPP数据获得用数据获得用D-TACQ PCI板卡板卡 每每块块板上板上9696
36、个通道个通道,每每计计算机上可插算机上可插2 2块块板卡板卡1616位分辨率位分辨率,1010伏伏LinuxLinux开放开放资资源源驱动驱动程序和程序和软软件件第第1 1块块板板卡卡的的DMADMA传传输输时时间间为为7 7微微秒秒,其其他他的的板板卡卡为为1 1微秒微秒每每1 1块块板卡板卡传传送到系送到系统统内存的内存的时间为时间为1 1微秒微秒EASTEAST需要需要2 2块块板卡（板卡（157157通道，通道，3 3通道通道备备用）用）160个通道的低通滤波器（个通道的低通滤波器（1KHz）EAST 位形控制的要求位形控制的要求等等离离子子体体的的平平衡衡由由外外部部极极向向场场系系
37、统统完完成成，该该系系统统除除了了能能够够提提供供按按平平衡衡计计算算所所提提出出的的各各场场波波形形外外还还应应具具备备以下几点功能：以下几点功能：(1)(1)、能在各种放电条件下稳定保持等离子体径向位、能在各种放电条件下稳定保持等离子体径向位置（大半径方向）的变化在置（大半径方向）的变化在1 cm1 cm之内。之内。(2)(2)、为为满满足足特特殊殊物物理理实实验验，等等离离子子体体能能在在保保持持形形状状不变的条件下，在不变的条件下，在100ms100ms内在径向移动内在径向移动 3cm 3cm。(3)(3)、等等离离子子体体能能在在保保持持径径向向不不变变的的条条件件下下，沿沿垂垂直直
38、（上下）方向在（上下）方向在1 1秒钟内移动秒钟内移动 3cm3cm。(4)(4)、能稳定的将上下、能稳定的将上下X X点的位置保持在点的位置保持在1cm1cm之内。之内。(5)(5)、为为避避免免单单点点局局部部过过热热，X X点点可可以以在在5 5秒秒内内沿沿偏偏滤滤器耙板移动器耙板移动 5cm5cm。EAST ASIPPEAST ASIPPEAST控制模式实现步骤控制模式实现步骤大量平衡计算，建立大量平衡计算，建立EASTEAST运行区间数据库运行区间数据库 可能演化控制指标算法控制可能演化控制指标算法控制等磁通控制等磁通控制等磁通等磁通+平衡计算控制（实时平衡计算控制（实时EFITEFIT控制）控制）多个等磁通计算多个等磁通计算+平衡计算控制平衡计算控制MIMO+MIMO+平衡计算控制平衡计算控制(实时实时MIMO EFITMIMO EFIT控制控制)多个多个MIMO+MIMO+平衡计算控制平衡计算控制EAST ASIPP实时位形控制算法流程图位形控制算法流程图Thank You!EAST ASIPP