中性束注入器自适应实验运行控制配置方法技术

本发明专利技术公开了一种中性束注入器自适应实验运行控制配置方法，包括脉冲信号配置、时序脉宽配置、幅值波形配置方法，通过设计一组时序控制参数生成算法，根据实验需求进行自适应配置，满足了NBI系统实验运行关键参数修改需求，操作简单、可靠和高效。该发明专利技术所实现的技术可以广泛应用于现场实时控制、计算机控制、工业自动化等领域。

【技术实现步骤摘要】
中性束注入器自适应实验运行控制配置方法
本专利技术涉及中性束注入器实验
，尤其涉及一种中性束注入器自适应实验运行控制配置方法。
技术介绍
在能源需求日益加剧的今天，能源持续稳定的供给是一个国家和民族持续发展的可靠保障。聚变能源被认为是取之不尽的清洁能源。中性束注入器(NBI)是可控磁约束聚变装置的重要辅助加热系统。虽然不同的聚变装置上使用的NBI在具体的结构上存在着差异，但它们的系统组成和所遵循的工作原理基本相同。NBI的典型结构包括电源系统、控制系统、水冷系统以及由离子源、中性化室、离子偏转系统、功率测量靶、真空抽气设备等构成的束线。NBI系统组成复杂，各子系统分布在不同的物理位置。为了实现对NBI子系统的测量与控制，必须建立一套控制系统对NBI进行实时控制。NBI通过高压电场对离子进行加速获得高能粒子，并中性化后注入聚变装置托卡马克。为实现该加速器，离子源引出系统采用了多套电源系统，灯丝电源、弧电源、缓冲器电源等运行控制。在NBI的实验运行过程中，必须保障束线引出所需的真空、水冷、供气等基础条件，并由定时系统同步和触发电源系统、诊断系统等完成中性束的产生与状态检测。一种中性束注入器自适应实验运行配置方法对于实验运行和装置安全的保障尤为重要。目前，控制系统的实验设置方法有图形法，数据点设定法和分段设定参数法。图形法输入过程中，用户在指定的数据输入窗口内通过鼠标等输入设备设定波形的关键点，并将关键点连成波形。该方法虽然输入波形较灵活，但在关键点的选取上往往精度不能满足要求。数据点设定法和分段设定法可以实现对曲线的准确修改，但是需要对每个设置曲线进行修改，系统复杂时，操作过程繁琐且容易在时序设置时出现逻辑错误，造成系统运行不可靠或者设备损坏。
技术实现思路
本专利技术目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种中性束注入器自适应实验运行控制配置方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种中性束注入器自适应实验运行控制配置方法，包括脉冲信号配置、时序脉宽配置、幅值波形配置方法。在中性束注入器的运行控制中，脉冲信号配置实现指定系统的脉冲信号的上升沿时刻，实现对装置设备间的操作运行同步。时序脉宽配置用于控制中性束注入器系统中设备运行的起止时间。幅值波形配置实现对中性束注入器系统中设备依据控制时间轴调整输出大小。首先对中性束引出时间进行配置，然后对各子系统的实验系统输出幅值进行配置，系统根据参数设置规则和数据操作方法集对实验运行控制所需的参数进行控制逻辑计算生成实验控制所需的配置波形。具体步骤如下：中性束注入器的高压电源的投入时刻作为中性束注入器一炮实验运行的零时刻，其它电源系统以此时刻作为时序配置的原点，实现电源系统的协调运行；中性束注入器电源系统配置参数分为数字信号和模拟信号控制，数字信号主要包括电源过脉宽控制命令信号CMD、输出脉宽控制信号START、盲区信号BLIND、整流侧开关信号SWITCH，模拟信号包括幅值设置信号SV和保护信号SP，电源过脉宽控制命令信号CMD表示电源系统控制器在CMD信号为高电平时，可以接受外部控制信号输入，输出脉宽控制信号START直接控制电源输出脉宽，盲区信号BLIND控制电源系统的反馈控制的投入，当BLIND信号有效时，反馈控制不投入控制运行，幅值设置信号SV对电源的输出幅值进行调节，保护信号SP是电源系统进行保护的动作阈值，电源的工作过程是CMD信号使能电源控制器接受控制命令，保护信号SP设置电源保护阈值，整流侧SWITCH信号控制电源系统主回路加电，输出脉宽控制信号START和幅值设置信号SV同步开始输出，在START控制信号有效期间内，电源输出幅值随着SV的控制设定波形输出，且收到盲区信号BLIND对反馈控制投入的控制；中性束注入器实验运行控制的数字信号由两类时序波形来表示：(1)脉冲信号FPulse(t1,Len)：脉冲信号与起始时间相关t1，持续时间Len由脉宽决定；(2)时序信号FTiming(t1,t2)：时序信号与起始时间t1和结束时间t2相关，持续时间为Δt＝t1-t2；用户设定的参数对脉冲信号来说是起始时刻t1和脉宽Len，对时序信号来说需要设置点就是起始t1和结束时刻t2，在设置电源配置参数后，把时序信号FPulse(t1,Len)和脉冲信号FTiming(t1,t2)统一为时序函数fT(ti,Δti,m)，表示中性束注入器时序控制波形起始于t时刻，有效持续时间为Δt，m为时序函数类型，类型分为mPulse和mTiming；中性束注入器实验运行控制所使用的模拟信号输出可以由两类幅值波形来控制：(1)方波信号fAPulse(ti,ti+1,Ai)：一系列在ti时刻到ti+1时刻幅值固定为Ai的一系列方波组成，每段的波形输出脉宽时间为Δti＝ti+1–ti；(2)阶梯信号fAStep(ti,AiRise,ti+1,AiFlat,ti+2,AiFall,ti+3,AiEnd)：中性束注入器的一些幅值设置波形需要对设备进行爬坡设置和缓降设置，因此该阶梯信号表示在第i时刻ti波形开始以不高于AiRise/(ti+1–t)速率爬升至ti+1时刻，在ti+1时刻后以AiFlat幅值输出直到ti+2时刻，从ti+2时刻开始波形输出以不低于AiFall/(ti+3–ti+2)的速率下降至ti+3时刻，以AiEnd输出结束；将方波信号f(ti,ti+1,Ai)作为阶梯信号的一种特殊情况，即当阶梯信号fAStep(ti,AiRise,ti+1,AiFlat,ti+2,AiFall,ti+3,AiEnd)的时刻ti＝ti+1且ti+3＝ti+2时，阶梯信号就变为方波信号，因此中性束注入器系统模拟信号输出波形可以由函数fA(ti,AiRise,ti+1,AiFlat,ti+2,AiFall,ti+3,AiEnd,m)生成，m为波形类型，分为mStep和mPulse，配置参数由用户输入后，由上述函数fT(ti,Δti,m)和fA(ti,AiRise,ti+1,AiFlat,ti+2,AiFall,ti+3,AiEnd,m)生成，系统中所有涉及到的脉冲信号、时序脉宽和幅值波形的起始时刻均以高压电源投入运行时刻作为时间原点计算，假设高压电源的投入时刻为t0时刻，则先于高压电源投入时刻运行的系统的时刻记为tLead，高压电源的运行时间为tAcc，在高压运行结束后发生的事件时刻记为tTail；按照上述算法，脉冲信号以上升沿起始时刻作为触发时刻的时间点，脉冲宽度固定，由系统统一设定，中性束注入器引出时间通过修改高压电源运行时间进行修改，所有相关子系统的运行时间根据设定的逻辑以引出时间为基础进行自动计算，以满足中性束注入器运行的控制需求，每个运行参数设置配置一个自动计算判定条件和操作方法，时序脉宽信号的起始时刻以上升沿时刻为起始时刻，以下降沿时刻为时序脉宽结束时刻，时序脉宽设定以上升沿时间、脉宽时间和下降沿时间来设定，幅值波形信号的起始时刻以幅值波形数据输出的第一个点为起始时刻，在每个定时系统的定时周期内输出相对应的数据点，幅值波形信号长度为幅值波形数据点数与定时系统的定时周期的乘积。本专利技术的优点是：本专利技术提供了一种以中性束注入器引出束时间设置为关键参数的自动优化适配的实验运行控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种中性束注入器自适应实验运行控制配置方法，其特征在于：首先对中性束引出时间进行配置，然后对各子系统的实验系统输出幅值进行配置，系统根据参数设置规则和数据操作方法集对实验运行控制所需的参数进行控制逻辑计算生成实验控制所需的配置波形。

【技术特征摘要】
1.一种中性束注入器自适应实验运行控制配置方法，其特征在于：首先对中性束引出时间进行配置，然后对各子系统的实验系统输出幅值进行配置，系统根据参数设置规则和数据操作方法集对实验运行控制所需的参数进行控制逻辑计算生成实验控制所需的配置波形；具体步骤如下：中性束注入器的高压电源的投入时刻作为中性束注入器一炮实验运行的零时刻，其它电源系统以此时刻作为时序配置的原点，实现电源系统的协调运行；中性束注入器电源系统配置参数分为数字信号和模拟信号控制，数字信号主要包括电源过脉宽控制命令信号CMD、输出脉宽控制信号START、盲区信号BLIND、整流侧开关信号SWITCH，模拟信号包括幅值设置信号SV和保护信号SP，电源过脉宽控制命令信号CMD表示电源系统控制器在CMD信号为高电平时，可以接受外部控制信号输入，输出脉宽控制信号START直接控制电源输出脉宽，盲区信号BLIND控制电源系统的反馈控制的投入，当BLIND信号有效时，反馈控制不投入控制运行，幅值设置信号SV对电源的输出幅值进行调节，保护信号SP是电源系统进行保护的动作阈值，电源的工作过程是CMD信号使能电源控制器接受控制命令，保护信号SP设置电源保护阈值，整流侧SWITCH信号控制电源系统主回路加电，输出脉宽控制信号START和幅值设置信号SV同步开始输出，在START控制信号有效期间内，电源输出幅值随着SV的控制设定波形输出，且收到盲区信号BLIND对反馈控制投入的控制；中性束注入器实验运行控制的数字信号由两类时序波形来表示：（1）脉冲信号FPulse(t1,Len)：脉冲信号与起始时间相关t1，持续时间Len由脉宽决定；（2）时序信号FTiming(t1,t2)：时序信号与起始时间t1和结束时间t2相关，持续时间为Δt=t1-t2；用户设定的参数对脉冲信号来说是起始时刻t1和脉宽Len，对时序信号来说需要设置点就是起始t1和结束时刻t2，在设置电源配置参数后，把时序信号FPulse(t1,Len)和脉冲信号FTiming(t1,t2)统一为时序函数fT(ti,Δti,m)，表示中性束注入器时序控制波形起始于t时刻，有效持续时间为Δt，m为时序函数类型，类型分为mPulse和mTiming；中性束注入器实验运行控制所使用的模拟信号输出可以由两类幅值波形来控制：（1）方波信号fAPulse(ti,ti+1,Ai)：一系列在ti时刻到ti+...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛鹏，胡纯栋，吴德云，赵远哲，崔庆龙，张小丹，林宇莲，张睿，
申请(专利权)人：中国科学院等离子体物理研究所，
类型：发明
国别省市：安徽;34