KTX等离子体控制系统的设计与实现

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KTX(Keda Torus for eXperiment,科大环)是一个新的反场箍缩装置。 KTX等离子体控制系统,从DⅢ-D的等离子体控制系统发展而来,是基于Linux集群架构和EPICS框架实现的,能提供实时、稳定、可扩展的等离子体控制。KTX的等离子体控制主要包括平衡场反馈控制,误差场控制和欧姆场开环控制以及充气开环控制。此外,控制系统还包括安全监测算法及数据输入输出控制算法。KTXPCS采用FPGA(高速可编程逻辑器件)实现核心算法硬件化,有效提高实时在线运算能力。相较传统的软件运算,基于FPGA的实时处理能力提高至少一个数量级,可将计算和控制周期缩减到50微秒以内。FPGA虽然属于硬件运算,但其算法可编程,能够完成对预设信号或实时信号进行快速傅立叶分析,以及加法、乘法、积分、微分移相等数学运算,可以随时修改和重配置,灵活方便,为丰动控制的多样性提供硬件基础。等离子体控制模拟系统是等离子体控制系统的一个组成部分,用于测试、验证等离子体控制算法的正确性及鲁棒性。KTX等离子体控制系统使用HT7的实验数据完成了模拟测试。在下一个阶段,KTX等离子体控制系统还会具体实现与FPGA紧密结合的误差场反馈控制以及KTX模拟器,并将该系统应用于实验。
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