Adaptive Control Algorithm for Unstable Vertical Plasma Position in Tokamak

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract

The problem considered includes the development and modeling of an adaptive control algorithm for unstable vertical plasma positioning in a vertically elongated tokamak. At each iteration, a new PID controller is automatically synthesized for the evolving plasma
model identified using the least squares method. The parameters of the feedback controller were computed based on the desired placement of the poles of the closed-loop control system in the left half-plane of the complex plane. The initial control system model utilized was a robust system synthesized using Quantitative Feedback Theory (QFT). The system was simulated on a real-time digital test bed (https://www.ipu.ru/plasma/about).

About the authors

Yu. V. Mitrishkin

Lomonosov Moscow State University; Trapeznikov Institute of Control Sciences, Russian Academy of Sciences

Email: yvm@mail.ru
Moscow, Russia; Moscow, Russia

S. L. Ivanova

Trapeznikov Institute of Control Sciences, Russian Academy of Sciences

Email: ivanovasvetlanamsu@gmail.com
Moscow, Russia

K. S. Mukhtarov

Trapeznikov Institute of Control Sciences, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: kirill.muhtarov@mail.ru
Moscow, Russia

References

  1. Mitrishkin Y.V., Pavlova E.A., Kuznetsov E.A., Gaydamaka K.I. Continuous, saturation, and discontinuous tokamak plasma vertical position control systems // Fusion Engineering and Design, Elsevier Publ. 2016. V. 108. P. 35-47.
  2. Хвостенко П.П., Анашкин И.О., Бондарчук Е.Н., Инютин Н.В., Крылов В.А., Левин И.В., Минеев А.Б., Соколов М.М. Экспериментальная термоядерная установка Токамак Т-15МД // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез. 2019. Т. 42. № 1. С. 15-38.
  3. Митришкин Ю.В., Карцев Н.М., Зенков С.М. Стабилизация неустойчивого вертикального положения плазмы в токамаке Т-15. I // АиТ. 2014. № 2. С. 129-147.
  4. Митришкин Ю.В., Карцев Н.М., Зенков С.М. Стабилизация неустойчивого вертикального положения плазмы в токамаке Т-15. II // АиТ. 2014. № 9. С. 31-44.
  5. Митришкин Ю.В., Коньков А.Е., Коренев П.С. Cравнительное исследование систем управления реального времени вертикальным положением плазмы в токамаке с разными источниками питания обмотки горизонтального управляющего поля // Вопросы атомной науки и техники. Серия: Термоядерный синтез. 2022. Т. 45. № 3. С. 34-49.
  6. Kuznetsov E.A., Mitrishkin Y.V., Kartsev N.M. Current Inverter as Auto-Oscillation Actuator in Applications for Plasma Position Control Systems in the Globus-M/M2 and T-11M Tokamaks // Fusion Engineering and Design. 2019. V. 143. No. 3. P. 247-258.
  7. Khayrutdinov R.R., Lukash V.E. Studies of plasma equilibrium and transport in a tokamak fusion device with the inverse-variable technique // J. Comput. Phys. 1993. V. 109. No. 2. P. 193-201.
  8. Mitrishkin Y.V., Kartsev N.M., Zenkov S.M. Vertical position, shape, and current control in T-15 tokamak // Proc. the IFAC Conference on Manufacturing Modelling, Management and Control. Saint Petersburg, 2013. P. 1820-1825.
  9. Garcia-Sanz M. Robust Control Engineering. Practical QFT solutions. USA: CRC Press, 2017.
  10. Mitrishkin Y.V. Plasma magnetic control systems in D-shaped tokamaks and imitation digital computer platform in real time for controlling plasma current and shape // Advances in Systems Science and Applications. 2022. V. 22. No. 1. P. 1-14.
  11. Митришкин Ю.В., Коньков А.Е., Коренев П.С. Цифровой моделирующий стенд реального времени для управления плазмой в токамаках // Материалы XVI Международной конференции. Устойчивость и колебания нелинейных систем управления (конференция Пятницкого). Москва, 2022. С. 286-289.
  12. Митришкин Ю.В. Способ магнитного управления плазмой в токамаке в реальном времени и устройство для его осуществления // Патент на Изобретение №2773508. Приоритет изобретения 29.09.2021 г. Дата государственной регистрации в Государственном реестре изобретений РФ 06.06.2022 г. Федеральный институт промышленной собственности (ФИПС).
  13. Льюнг Л. Идентификация систем / Теория пользователя: Пер. с англ. Под ред. Я.З. Цыпкина. М.: Наука, 1991.
  14. Wang L. PID Control System Design and Automatic Tuning usingMATLAB / Simulink. UK: Wiley, 2020.
  15. Skogestad S., Postlethwaite I. Multivariable Feedback Control. Analysis and Design. UK: Wiley, 2005.
  16. Тюкин И.Ю., Терехов В.А. Адаптация в нелинейных динамических системах. М.: Издательство ЛКИ, 2008.
  17. Adaptive Robust Control Systems / By Anh Tuan Le (Editor). IntechOpen, March 2018. 362 p. https://doi.org/10.5772/intechopen.68813
  18. Abdalla T. Adaptive Data-Driven Control for Linear Time Varying Systems // Machines. 2021. V. 9. No. 8. P. 167.
  19. Yechiel O., Guterman H. A survey of adaptive control // International Robotics & Automation Journal. 2017, 3(2), 290-292. https://doi.org/10.15406/iratj.2017.03.00053

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 The Russian Academy of Sciences