一种托卡马克磁场最外闭合磁面的建模方法技术

本发明专利技术公开了一种托卡马克磁场最外闭合磁面的建模方法，该方法基于一维移动窗口自注意力机制的机器学习模型，可以进行离线和在线的托卡马克磁场最外闭合磁面建模。该一维移动窗口自注意力机制机器学习模型至少包括相对位置编码层，一维移动窗口自注意力计算层，基于一维卷积神经网络的嵌入层。本发明专利技术实现了离线的超长时间序列的整个托卡马克放电过程的磁场最外闭合磁面预测和在线的一步提前的托卡马克磁场最外闭合磁面预测。本发明专利技术可以与实验提案系统耦合进行托卡马克实验提案设计，供托卡马克实验提案人员检查提案的有效性和合理性。本发明专利技术同时也可用于辅助托卡马克的高精度磁场实时控制。度磁场实时控制。度磁场实时控制。

【技术实现步骤摘要】
一种托卡马克磁场最外闭合磁面的建模方法


[0001]本专利技术属于机器学习和托卡马克物理领域，具体涉及一种托卡马克最外闭合磁面的建模方法。

技术介绍

[0002]热核聚变能是清洁且可持续能源的理想形式之一，有可能满足未来的能源需求，同时具有内在的安全性和潜在满足接近无限的能量生产特性。托卡马克是一种先进的磁约束聚变装置，用于产生受控的热核聚变能量。托卡马克实验研究的一项核心便是控制约束等离子体所需的磁场分布。特别是对于目前开发出的磁场高级配置，因为由此产生的磁场分布是由复杂的、有时是不可预测的等离子体状态和广泛的致动器输入的相互作用决定的。所以迫切地需要一种高精度、快速的磁场重建工具来开发稳健的且准确的磁控制策略。从物理的角度研究该时变、非线性、多时空尺度，高维任务的方法是求解一系列逆问题，以预先计算一组执行器线圈（极向场线圈等）电流和电压。然后根据模拟代码（EFIT，LIUQUE等）对托卡马克等离子体平衡的实时估计，相应地调制致动器线圈电压。虽然这些物理模拟代码通常是有效的，但是一旦托卡马克磁场配置改变，这些物理模拟代码便需要大量的物理学家努本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种托卡马克磁场最外闭合磁面的建模方法，其特征在于，基于一维移动窗口自注意力机制的机器学习模型构建离线和在线的托卡马克磁场最外闭合磁面的建模模型，具体包括如下步骤：步骤1、原始数据获取：获取托卡马克的原始控制器数据和实际的托卡马克磁场的测量值的原始数据；步骤2、进行机器学习模型训练：使用托卡马克装置实际的测量输出和机器学习模型的预测输出构建并计算损失函数，而后利用损失函数计算出的损失使用误差反向传播方法训练所述机器学习模型；在线的托卡马克磁场最外闭合磁面的建模模型和离线的托卡马克磁场最外闭合磁面的建模模型是两个不同的模型，使用Parzen树估计技术，优化模型的超参数最终得到在线的托卡马克磁场最外闭合磁面的最优建模模型和离线的托卡马克磁场最外闭合磁面的最优建模模型；步骤3、进行机器学习模型和托卡马克控制器的耦合控制：利用在线的机器学习模型预测控制命令所能预测下一步托卡马克磁场的表现，而后利用该磁场表现优化下一步的控制命令。2.根据权利要求1所述的一种托卡马克磁场最外闭合磁面的建模方法，其特征在于，所述基于一维移动窗口自注意力机制的机器学习模型通过相对位置编码层、基于一维移动窗口自注意力机制的核心层和最后的线性层实现。3.根据权利要求1所述的一种托卡马克磁场最外闭合磁面的建模方法，其特征在于，所述损失函数是一个同时掩码通道有效性和序...

【专利技术属性】
技术研发人员：万晨光，刘晓娟，于治，李建刚，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：