развязке каналов. В токамаке JET для управления током плазмы ис-
пользуется отдельная цепь, а в токамаке ИТЭР (Интернациональный
термоядерный экспериментальный реактор) — одиннадцать общих це-
пей. Регулятор токамака JET построен на основе линейной модели,
в которой ток плазмы входит в вектор состояния модели, в то время
как в рассматриваемом случае он является выходной переменной мо-
дели. Поэтому током плазмы управляет внешний каскад системы, а не
внутренний, как на JET. Кроме того, в токамаке JET форма плазмы
характеризуется 32 параметрами, что превышает число управляющих
цепей, равное восьми. В токамаке ИТЭР имеется одиннадцать цепей
управления, а форма плазмы характеризуется шестью параметрами.
Линейная модель DINA-L, рассматриваемая в настоящей работе,
была получена посредством линеаризации нелинейной динамической
модели, численно реализованной с использованием кода плазмофизи-
ческих расчетов DINA [9] для условий ИТЭР [10].
Постановка задачи.
Магнитное управление плазмой в токамаке
заключается в создании такого магнитного поля, которое бы обес-
печило заданные значения тока плазмы и параметров ее формы, из-
меряемых с помощью системы магнитной диагностики. Требуемое
магнитное поле создается путем пропускания токов через специально
предназначенные для этого катушки, определенным образом располо-
женные и ориентированные в пространстве.
Индикаторами формы плазмы в ИТЭР служат шесть зазоров меж-
ду сепаратрисой плазмы и шестью фиксированными точками на пер-
вой стенке токамака и двумя диверторными пластинами. Задаваемые
зазоры выбирают, исходя из компромисса между более полным за-
полнением плазмой внутреннего объема токамака и минимизацией
взаимодействия плазмы с первой стенкой для уменьшения риска ее
расплавления.
Плазменный разряд в токамаке, в частности в ИТЭР, условно под-
разделяется на три фазы: стадию ввода плазменного тока (
i
), квази-
стационарную фазу (
ii
) и стадию вывода плазменного тока (
iii
). Для
каждого момента времени плазменного разряда заранее рассчитаны
требуемый ток плазмы, ее форма и соответствующие токи в катушках
управления. Все эти данные хранятся в базе данных ИТЭР и назы-
ваются сценарием плазменного разряда. Плазменный разряд обеспе-
чивается согласно заданному сценарию путем программного создания
сценарных токов в катушках и одновременной работой системы обрат-
ной связи, следящей за током плазмы и параметрами ее формы.
Магнитное управление плазмой на различных фазах разряда пре-
следует разные цели. На фазе ввода тока плазмы основная цель упра-
вления — это обеспечение нарастания тока плазмы по заданному сце-
нарию и слежение за заданными изменениями геометрических пара-
метров формы плазмы. Цель управления на квазистационарной фазе
22 ISSN 0236-3933. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Приборостроение”. 2010. № 2
