科大反場箍縮實驗裝置(KTX)誤差場主動控制系統(tǒng)原型設(shè)計.pdf

1、科大反場箍縮裝置(KTX)是由中國科大完全自行設(shè)計、自主研制集成的國內(nèi)第一個大型反場箍縮實驗裝置。反場箍縮位形同時存在多種不穩(wěn)定模式，其中切縫誤差場限制了放電時間和等離子體電流的提升，引起放電不穩(wěn)定并引起嚴(yán)重的等離子體-壁相互作用，甚至可能導(dǎo)致放電的提前終止。為延長等離子體放電時間，提高磁約束表現(xiàn)，必須對誤差場進(jìn)行反饋控制，從而抑制誤差場大小。
　　本文研究的主要內(nèi)容為:應(yīng)對于當(dāng)前KTX系統(tǒng)中存在的問題以及物理需求，設(shè)計一套基于P

2、ID實時主動控制系統(tǒng)，用于抑制切縫處誤差場，提高等離子體放電品質(zhì)與放電時長。
　　本文結(jié)構(gòu)安排如下:
　　第一章為緒論，簡要描述KTX主動控制系統(tǒng)的物理背景及設(shè)計理念。
　　第二章說明KTX誤差場主動控制系統(tǒng)設(shè)計需求及物理意義，介紹主動控制系統(tǒng)在KTX放電過程中的位置及作用。
　　第三章為KTX誤差場主動控制系統(tǒng)實現(xiàn)硬件設(shè)計方案以及對應(yīng)的軟件設(shè)計方案，提出FPGA+STM32的設(shè)計思路，介紹基于PID控制方法的K

3、TX主動控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計實現(xiàn)。
　　第四章介紹KTX誤差場主動控制系統(tǒng)中芯片選型、原理圖與PCB設(shè)計等。重點介紹了小信號模擬放大電路及采樣電路設(shè)計，這部分設(shè)計的優(yōu)劣直接關(guān)系到最終控制電壓的計算結(jié)果數(shù)據(jù)。在設(shè)計方案中，小信號通過屏蔽雙絞線傳輸并通過二級放大電路輸出到高精度ADC芯片采樣，減少噪聲對系統(tǒng)的影響。
　　第五章介紹KTX誤差場主動控制系統(tǒng)中FPGA芯片內(nèi)數(shù)據(jù)采集存儲、組幀傳輸接收、命令解析、ADC接口控制、D