佳拉洁雅型磁约束装置测控系统研究.pdf

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1、硕士学位论文佳拉洁雅型磁约束装置测控系统研究RESEARCHONMEASUREMENTANDCONTROLSYSTEMINGALATEAMAGNETICCONFINEMENTDEVICE李帅哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TL65学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文佳拉洁雅型磁约束装置测控系统研究硕士研究生：李帅导师：佟为明教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学Classif

2、iedIndex:TL65U.D.C:621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONMEASUREMENTANDCONTROLSYSTEMINGALATEAMAGNETICCONFINEMENTDEVICECandidate：LiShuaiSupervisor：Prof.TongWeimingAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngine

3、eringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomationDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要核聚变是应对能源危机的有效方式。佳拉洁雅（Galatea）型磁约束装置是非托卡马克（Tokamak）核聚变装置的一种，其利用浸没在等离子体中的载流线圈（盲鳗）来约束等离子体。对等离子体参数的采集

4、可掌握装置运行过程中相关参数的动态变化情况，进而分析得到等离子体的运动规律及约束特性。本文研究了包括时序控制和参数采集的佳拉洁雅装置测控系统。首先，进行测控系统需求分析，构建了佳拉洁雅装置的总体运行结构，分析了真空罐、等离子体枪、全等离子体通道和磁阱的结构及运行原理，明确了佳拉洁雅装置各部件的具体参数。分析了时序控制系统和参数采集系统间的联动关系，进行了时序控制系统和参数采集系统的整体方案设计，给出了时序控制系统和参数采集系统的具体实现方式。其次，结合脉冲电源的运行特点，建立了佳拉洁雅装置和测量探针的

5、时序控制系统数学模型，选择研华PCI-1780U定时器板卡作为时序控制系统硬件平台，LabVIEW作为时序控制系统软件开发平台，完成了佳拉洁雅装置时序控制系统的软硬件设计。实验验证了等离子体枪、全等离子体通道、溜槽线圈、磁阱、全等离子体通道探针和磁阱探针输出时序脉冲的准确性，得出了佳拉洁雅装置各部分时序控制脉冲间的对应关系。然后，进行磁阱空间压强分布和测量探针研究。构建了氢气等离子体碰撞耦合模块，建立了基于COMSOL的磁阱二维磁流体仿真模型，仿真分析了不同时刻磁阱空间的等离子体压强分布。提出了基于正

6、交探针测量结构的参数测量方法，进行了磁探针、Langmuir探针和正交探针的测量原理分析，得出相关等离子体参数的计算方法。研究了探针去噪方法，分析了常用小波去噪方法的优缺点，选择小波阈值去噪作为探针去噪方法，分析了不同小波基下的探针去噪效果。最后，构建了参数采集系统的整体结构，明确了参数采集系统的实现过程。设计了磁探针、Langmuir探针和正交探针的硬件结构、安装位置及外电路，提出了磁探针线圈总截面积标定方法，分析了磁探针积分电路结构。进行了参数采集系统的软件设计，完成了磁探针、Langmuir探针

7、和正交探针的参数采集软件设计，并进行了参数采集软件的仿真测试，实现了相应的参数采集功能。关键词：佳拉洁雅型磁约束装置；时序控制；参数采集；正交探针-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractNuclearfusionisaneffectivewaytocopewiththeenergycrisis.TheGalateadeviceisatypeofnon-Tokamakfusiondevicethatusescurrentcarryingcoils(myxine)toconfinethepla

8、sma.Plasmaparameteracquisitioncanfullygraspthedynamicchangesoftherelevantparametersduringtheoperationofthedevice,andthenanalyzetheplasmamotionlawandconstraintscharacteristics.ThisthesisstudiesthemeasurementandcontrolsystemofGalat