Устройство стабилизации плазмы Советский патент 1978 года по МПК H05H1/00 

1

Изобретение относится к области автоматического управления процессами в,термоядерных установках и преимущественно может использоваться в термоядерных установках открытого типа.

Известны устройства стабилизации плазмы, применяемые для улучшения ее, параметров ij.

Известно также устройство, содержащее два канала управления, на вход каждого из которых подключены приемные зонды, а на выход - стабилизирующие элементы Г2.

Недостатком прототипа является невозможность подавления неустойчивости одной моды устройством с числом стабилизирующих электродов не больше четырех без влияния на другие моды, что приводит к их раскачке, а применение более четырех стабилизирующих электродов приводит к возникак щему вследствие влияния стабилизирующих элементов на зонды самовозбуждению системы, которое очень трудно устранить.

Цель изобретения - устранить влияние стабилизирующих элементов на зонды, предотвратить раскачку других мод при подавлении неустсй{чивости одной моды и обеспечить устойчивость системы.

Это достигается применением в качестве стабилизирующих элементов катушек с пере меннсй плотностью намотки, подключенных к двум каналам управления с перекрестными связями.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства, где 1 - плазма, 2 - стаби„ лизирующие катущки, 3 - зонды, 4 -.операционный усилитель, 5 - формирователь амплитудно-фазовой характеристики, 6 - оконечный усилитель 7 - каналы управления.

Сигнал о возмущении принимается зондаjj ми 3 и подается на входы а и б операционного усилителя 4, предварительно усиливается и поступает в формирователь 5 амплитудно-фазовой характеристики, передаточная функция которого W(p), необхордимая для стабилизации плазмы, имеет вид

Тр т ,р-и

W(p)-K Tp4l ,р-ит р41

гду К - коэффициент усиления;

Т - Tg - постоянные времени. Указанная переааточная функция не удов летворяет критерию устойчивости, однако ввиду TOIX), что амплитудно-фазовая характ ристика объекта не симметрична относитель но действительной оси в плоскс сти годогра фа, оказывается возможным В,)11олнение кри терия устойчивости при повороте амплитудно-фазовой характеристики в нужном направлении на определенный угол. Это дости гается применением перекрестных связей мехчду каналами управления. На вход оконеч ного усилителя поступает сигнал с формиро вателя амплитудно-фазовой характеристики, а на вход,в часть сигнала с выхода г формирователя другого канала. Изменяя величину сигнала, приходящего от формироватеЛ5Г другого канала, можно менять фазу стабилизирующего воздействия, т.е. поворачивать амплитудно-фазовую характеристику Н необходимый для обеспечения устойчивости угол. К выходам див оконечного усилите ля подключены сгабипизирующие кагушки с переменной плотностью намотки. Магнитное поле такой катушки, выполненной из К элементов, каждый из которых представляет собой часть кругового кольца с определенным центральным углом, представляется вы ражением SaMi-iCp,z)z: N..X .e.z. 51п(2П-1)в, coьC2h-)oL - азимутальная компонента вектор ного потенциала магнитного поля;-цилиндрические координаты:, -время; -магнитная проницаемость вакуума;о - ток в элементарном витке катушки;-частота возмущения:, количество витков в элементе катушки с номером К; оС ц - угловая координата элемента катушки с номером К; (P,i)- коэффициенты Фурье. Мз приведенного выражения видно; что стабилизирующее поле не вызовет возмутеНИИ высших мод, а будет во;адействовать только на первую моду при выполнении условий: -k . 5tO, .0, S (2M--( )ol . где 2M -1 - наивысшая мода, не возбуждаемая стабилизирующим полем. Проверка этих условий, например, для катушки, состоящей, из двух элементов () с соотношением витков N о,fllN, и угловыми координата ли Ct 15 показывает, что магнитное поле такой катушки не возбуждает высших мод до пятой включительно. Применение в качестве стабилизирукхяих элементов катушек специальной конструкции и наличие перекрестных связей дает возможность при ограниченном количестве катушек и зондов избежать раскачки других мод, устранить влияние стабилизирующих элементов на зонды и добиться устойчивости системы при наличии всего двух каналов управления. Формула изобретения Устройство сгабипизации плазмы, содержащее как минимум два канала управления, на вход каждого из которых подключены приемные зонды, а к выходу - стабилизирук шие элементы, отли.чающееся тем, что, fc целью устранения влияния стабилизирукадих элементов на зонды, предотвращения раскачки других мод и обеспечения устойчивости системы, стабилизирукхцие элементы выполнены в виае катушек с переменной плотностью намотки, а каналы управления между собой соединены перекрестными связями. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе: 1,Морозов А. М., Соловьев А. С. ЖЭФ, 1964, 9. 2.Чуянов В. А. Препринт ИАЭ 2171, М., 1972.