Аннотация:В современных токамаках плазму вытягивают магнитными полями по вертикали для повышения давления, что приводит к вертикальной неустойчивости плазмы. По этой причине для стабилизации вертикального положения плазмы необходимы системы управления с обратной связью. В работе решена задача разработки робастного регулятора методом QFT для управления вертикальным положением плазмы в токамаке Т-15МД.
Ввиду большого перерегулирования переходной характеристики была решена задача синтеза замкнутой двухкаскадной робастной системы управления вертикальным положением плазмы. Сначала был синтезирован робастный ПИД-регулятор внутреннего каскада для системы управления током в обмотке горизонтального поля, а затем робастный ПИД-регулятор внешнего каскада для управления положением плазмы. Вторая схема имела нулевое перерегулирование. Были определены возможные величины границ неопределенностей коэффициентов модели объекта управления для разработанной робастной системы управления, при которых замкнутая система сохраняет устойчивость.
Во второй части работы решена задача синтеза и моделирования двухкаскадной робастной системы управления током плазмы в сферическом токамаке Глобус-М2 (ФТИ им. А.Ф. Иоффе, г. С-Петербург). На первом этапе была разработана система управления внутреннего каскада с робастным регулятором для управления током в центральном соленоиде методом QFT, а затем – внешнего каскада со вторым робастным регулятором для управления током плазмы методом QFT в сферическом токамаке Глобус-М2.
При решении данных задач была использована теория количественной обратной связи (Quantitative Feedback Theory - QFT). Эта теория использует построение ограничений, называемых QFT -границами, на диаграмме Николса: линии постоянного модуля и постоянной фазы замкнутой системы, изображенные в координатах амплитуда-фаза. Границы порождаются путем ограничения характеристик устойчивости, чувствительности к внешним воздействиям и слежения за задающим воздействием. Робастный регулятор получается, если АФЧХ номинальной модели объекта управления разомкнутой системы лежит точно между границ на каждой частоте.
