JPH0785113B2 - Plasma position profile detector - Google Patents
Plasma position profile detectorInfo
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- JPH0785113B2 JPH0785113B2 JP62101541A JP10154187A JPH0785113B2 JP H0785113 B2 JPH0785113 B2 JP H0785113B2 JP 62101541 A JP62101541 A JP 62101541A JP 10154187 A JP10154187 A JP 10154187A JP H0785113 B2 JPH0785113 B2 JP H0785113B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、プラズマ位置形状検出装置に係り、特に、核
融合装置のプラズマ制御用に好適なプラズマ位置形状検
出装置の積分誤差を除去する構成に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plasma position shape detecting apparatus, and more particularly, to a configuration for removing an integration error of the plasma position shape detecting apparatus suitable for controlling the plasma of a nuclear fusion device. It is about.
プラズマ制御用に従来から提案されているプラズマ位置
形状検出装置は、プラズマ電流の変位による磁場の変動
を磁気プローブにより電圧信号として捕らえ、この信号
を積分して磁場を演算し、位置形状を検出するものであ
つた。A plasma position shape detection device that has been conventionally proposed for plasma control detects a change in magnetic field due to displacement of plasma current as a voltage signal by a magnetic probe, integrates this signal to calculate a magnetic field, and detects a position shape. It was a thing.
例えば、発明者らによる『プラズマフイードバツク制御
における高速信号処理』1985年,シンポジウム オン
フユージヨン エンジニアリング,pp586〜589(High Sp
eed Signal Processing In Plasma Feedback Control,1
985,Symp.On Fusion Engineering)において論じられて
いるように、磁気プローブ信号をV/F変換したパルス列
をカウンタにより演算し、等価的に積分する方式があ
る。このような方式では、アナログ回路のオフセツトの
ドリフトによる積分誤差を積分開始直前に補正するため
の補正回路を設け、プラズマの位置形状のフイードバツ
ク制御に対する積分誤差の影響を極小としている。For example, "High-speed signal processing in plasma feedback control" by the inventors, 1985, Symposium on
Fusion Engineering, pp586 ~ 589 (High Sp
eed Signal Processing In Plasma Feedback Control, 1
985, Symp. On Fusion Engineering), there is a method in which a pulse train obtained by V / F converting a magnetic probe signal is calculated by a counter and equivalently integrated. In such a system, a correction circuit for correcting the integration error due to the offset drift of the analog circuit immediately before the start of the integration is provided to minimize the influence of the integration error on the feedback control of the position shape of the plasma.
上記従来技術では、プラズマ維持時間が十数秒以下程度
の装置では、誤差の蓄積は大きな問題とはならない。In the above-mentioned conventional technique, the accumulation of error does not become a serious problem in the apparatus in which the plasma maintenance time is about ten seconds or less.
しかし、今後の核融合装置のように、百秒以上または連
続的にプラズマを維持する場合、積分処理に付随する誤
差の蓄積のプラズマ位置形状制御に対する影響が大きく
なる。すなわち、積分器,特にV/F変換器を電子回路で
構成する限り、回路中に残留する誤差が積分処理により
蓄積されることは、本質的に避けられず、この欠点はプ
ラズマ位置形状検出装置においては、形状制御精度に直
結する問題となる。However, when the plasma is maintained for 100 seconds or more or continuously as in the future fusion device, the accumulation of errors accompanying the integration process has a great influence on the plasma position shape control. That is, as long as the integrator, especially the V / F converter is composed of an electronic circuit, it is essentially unavoidable that the error remaining in the circuit is accumulated by the integration process. In the above, there is a problem directly related to the shape control accuracy.
本発明の目的は、長時間の誤差を蓄積せずに、正確なプ
ラズマ位置形状検出装置が得られるプラズマ位置形状検
出装置を提供することである。An object of the present invention is to provide a plasma position shape detecting apparatus which can obtain an accurate plasma position shape detecting apparatus without accumulating long-term errors.
本発明は、上記目的を達成するために、プラズマの近傍
に配置されプラズマ電流の変位による磁場の変動を電圧
信号に変換する磁気プローブと、磁気プローブからの電
圧信号を積分してプラズマの位置および形状を検出し、
プラズマ位置形状を制御するためのフイードバツク制御
装置に出力する積分器と、プラズマの近傍に配置されプ
ラズマの位置および外形を光学的に検出し電気信号に変
換する光センサと、光センサからの電気信号によりプラ
ズマの瞬間的な磁気面を演算し、一定周期毎にまたは積
分器の誤差が所定値に達する毎に積分器をオフセツトさ
せる積分初期値を出力する磁気面演算装置とからなるプ
ラズマ位置形状検出装置を提案するものである。In order to achieve the above object, the present invention provides a magnetic probe which is arranged in the vicinity of plasma and converts a fluctuation of a magnetic field due to a displacement of a plasma current into a voltage signal, and a position of the plasma by integrating a voltage signal from the magnetic probe. Detect the shape,
An integrator that outputs to a feedback control device for controlling the plasma position shape, an optical sensor that is placed in the vicinity of the plasma and optically detects the position and outer shape of the plasma and converts them into an electrical signal, and an electrical signal from the optical sensor Plasma position shape detection consisting of a magnetic surface calculation device that calculates the instantaneous magnetic surface of the plasma and outputs an initial integration value that causes the integrator to be offset at each fixed period or each time the integrator error reaches a predetermined value. It proposes a device.
前記積分器は、前記一定周期毎にまたは積分動作中の積
分誤差が所定値に達する毎に積分初期値にリセツトされ
る側と積分動作に入る側とに交互に切換わる少なくとも
2つの積分器で構成することもできる。The integrator is at least two integrators that are alternately switched between the side reset to the initial integration value and the side entering the integration operation at every fixed period or each time the integration error during the integration operation reaches a predetermined value. It can also be configured.
積分器は、プラズマのフイードバツク制御のように、ミ
リ秒台の高速積分演算が可能であるが、時間の経過とと
もに、積分結果に誤差が蓄積される。The integrator can perform high-speed integration calculation on the order of milliseconds like the feedback control of plasma, but an error is accumulated in the integration result over time.
そこで、演算速度は比較的低いが積分誤差を含まない磁
気面演算装置の演算結果を初期設定値として用い、一定
周期毎にまたは積分器の誤差が所定値に達する毎に積分
器をオフセツトさせ、それ以前の積分時に蓄積された誤
差とは無関係に、新たな積分動作を開始させる。このよ
うすると、誤差が長時間に亙つて蓄積されることがなく
なり、常に正確なプラズマ位置形状検出信号が得られ
る。Therefore, the calculation speed of the magnetic surface calculation device, which has a relatively low calculation speed but does not include an integration error, is used as an initial setting value, and the integrator is offset at each constant cycle or each time the error of the integrator reaches a predetermined value. A new integration operation is started regardless of the error accumulated during the previous integration. In this way, errors will not be accumulated for a long time, and an accurate plasma position shape detection signal will always be obtained.
積分器が2つの場合は、非動作中の積分器の初期値設定
に時間的余裕が得られるので、磁気面演算装置の演算速
度による制限を受けない利点がある。When the number of integrators is two, there is a time margin for setting the initial value of the integrator when it is not operating, and therefore, there is an advantage that it is not limited by the operation speed of the magnetic surface operation device.
次に、図面を参照して、本発明の実施例を説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
第1図は本発明によるプラズマ位置形状検出装置の一実
施例を示すブロツク図である。図において、1は、その
位置形状を検出し制御すべき円環状のプラズマであり、
自らに流れる電流による磁界と円環型の磁場とによい、
図示しない円環型の真空容器に閉じ込められる。2は、
プラズマの位置形状が変わる際のプラズマ電流による磁
場の変化を検出する磁気プローブ、3は、磁気プローブ
の検出信号を積分する積分器である。位置形状の演算に
は磁場成分の値を必要とするため、磁場変化に対応する
磁気プローブ信号を積分する必要がある。積分器3は、
磁気プローブからの信号を増幅する絶縁増幅器31と、そ
の出力のアナログ電圧信号をパルス列の変換するV/F変
換器32と、V/F変換器からのパルス列を演算して等価的
に積分するカウンタ33とからなる。このようなデジタル
積分方式では、後述する積分値の初期オフセツトをアツ
プダウンカウンタに設定するだけで補正が済むので、ア
ナログ積分方式と比べて補正操作が容易であり、演算結
果も高精度である。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the plasma position shape detecting device according to the present invention. In the figure, 1 is an annular plasma whose position shape is to be detected and controlled,
Good for magnetic field due to current flowing in itself and circular magnetic field,
It is enclosed in an annular vacuum container (not shown). 2 is
The magnetic probe 3 that detects a change in the magnetic field due to the plasma current when the position shape of the plasma changes is an integrator that integrates the detection signal of the magnetic probe. Since the calculation of the position shape requires the value of the magnetic field component, it is necessary to integrate the magnetic probe signal corresponding to the change in the magnetic field. The integrator 3 is
Isolation amplifier 31 that amplifies the signal from the magnetic probe, V / F converter 32 that converts the analog voltage signal of its output into a pulse train, and a counter that calculates the pulse train from the V / F converter and integrates them equivalently. It consists of 33 and. In such a digital integration method, the initial offset of the integrated value, which will be described later, can be corrected simply by setting it in the up-down counter, so the correction operation is easier and the calculation result is more accurate than the analog integration method.
積分器3の出力信号は、プラズマ位置形状制御のための
フイードバツク制御装置6に送られ、電源装置7を介し
て、プラズマの位置形状を制御するのに用いられる。す
なわち、フイードバツク制御装置6は、磁気プローブ2
からの出力信号の積分器3による積分結果をもとに、プ
ラズマ制御用コイルへの通電電流を制御しプラズマを制
御するために、電源装置7への指令値を演算送出する。The output signal of the integrator 3 is sent to the feedback control device 6 for controlling the plasma position and shape, and is used to control the position and shape of the plasma via the power supply device 7. That is, the feedback control device 6 includes the magnetic probe 2
Based on the result of integration of the output signal from the integrator 3 by the integrator 3, a command value to the power supply device 7 is calculated and sent in order to control the energizing current to the plasma control coil and control the plasma.
本発明では、積分器3に蓄積する誤差の影響を排除する
ために、本質的に積分誤差を含まない方式でプラズマ1
の磁気的断面形状を演算する磁気面演算装置5を用い
て、一定周期毎にまたは前記誤差が所定値に達する毎
に、前記積分器3をオフセツトさせる積分初期値を演算
するようにしてある。本実施例の場合、プラズマの位置
および外形を光学的に検出する光センサとして、光ダイ
オードアレイ51と光ダイオードアレイ52とを採用し、プ
ラズマからの光を瞬間的にサンプリングして、その信号
を処理することによりプラズマの位置形状を演算するの
で、積分器3と比べ演算時間は要するが、光センサには
蓄積効果がなく、しかも磁気面演算装置は光センサから
の信号を積分しないから積分誤差の蓄積が無い。In the present invention, in order to eliminate the influence of the error accumulated in the integrator 3, the plasma 1 is essentially included in the system.
The magnetic surface computing device 5 for computing the magnetic cross-sectional shape is used to compute an initial integration value for offsetting the integrator 3 at regular intervals or each time the error reaches a predetermined value. In the case of the present embodiment, as the optical sensor for optically detecting the position and outer shape of the plasma, the photodiode array 51 and the photodiode array 52 are adopted, the light from the plasma is instantaneously sampled, and its signal is measured. Since the position shape of the plasma is calculated by processing, the calculation time is longer than that of the integrator 3, but the optical sensor has no storage effect, and the magnetic surface calculation device does not integrate the signal from the optical sensor. There is no accumulation of.
磁気面演算装置5からの出力は、積分器3のアツプダウ
ンカウンタ33に入力され、積分開始時に積分器3をオフ
セツトさせる積分初期値となる。The output from the magnetic surface calculation device 5 is input to the up-down counter 33 of the integrator 3 and becomes an integration initial value that causes the integrator 3 to be offset at the start of integration.
なお、磁気面演算装置5の別の例として、プラズマを複
数の線電流により模擬し、外部磁場の平衡計算でそれら
複数の線電流の各位置を求める方式が最近試みられてい
る。これは、第4図に示すように、本来プラズマが発生
する磁場Bpと磁場検出器が検出した磁場 との差 が最小となるように、Ipiの値を定めるものである。こ
うして決定した線電流の値は、その時刻のプラズマを表
している。したがつて、 は、実際のプラズマにより発生する磁場と、磁場検出器
により測定した磁場の差であるので、この値を補正値と
して積分器に初期設定できる。As another example of the magnetic surface calculation device 5, a method of simulating plasma with a plurality of line currents and obtaining respective positions of the plurality of line currents by balance calculation of an external magnetic field has recently been tried. This is due to the magnetic field B p originally generated by plasma and the magnetic field detected by the magnetic field detector, as shown in FIG. Difference from The value of Ip i is determined so that is minimized. The value of the line current thus determined represents the plasma at that time. Therefore, Is the difference between the magnetic field generated by the actual plasma and the magnetic field measured by the magnetic field detector, so this value can be initialized in the integrator as a correction value.
第2図は、同期的に動作する切換器81〜83により、複数
の積分器3と積分器4とを切換使用する実施例を示す図
である。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment in which a plurality of integrators 3 and 4 are switched and used by the switchers 81 to 83 which operate synchronously.
磁気プロープ2からの信号は、切換器81により一方の積
分器(例えば)3に入力され、その積分結果は切換器83
を介してフイードバツク制御装置6に送られる。そこか
ら先は、上記第1図実施例の場合と同様である。The signal from the magnetic probe 2 is input to one of the integrators (for example) 3 by the switch 81, and the integration result is switched by the switch 83.
Is sent to the feed back control device 6 via. From that point onward, it is similar to the case of the embodiment shown in FIG.
一方、磁気面演算装置5の演算結果は、切換器82を介し
て、積分動作していない積分器4に送られ、これをオフ
セツトさせる積分初期値となる。On the other hand, the calculation result of the magnetic surface calculation device 5 is sent via the switch 82 to the integrator 4 which is not performing the integration operation, and becomes an integration initial value for offsetting it.
このように、一定周期毎にまたは誤差が所定値に達する
毎に、2つの積分器を切換使用すると、誤差を排除で
き、しかも非動作中の積分器の初期値設定は、他の積分
器が動作中に終了するようにしても良いから、時間的余
裕があり、磁気面演算装置の演算速度による制限を受け
ない。In this way, if two integrators are switched and used at regular intervals or each time the error reaches a predetermined value, the error can be eliminated, and the initial value setting of the inactive integrator can be performed by other integrators. Since it may be completed during the operation, there is a time margin and there is no limitation due to the calculation speed of the magnetic surface calculation device.
第2図実施例の動作中のプラズマ状態を表すプラズマ密
度とプラズマ位置変化と各積分器の出力とを第3図に示
す。FIG. 3 shows the plasma density, the plasma position change, and the output of each integrator, which represent the plasma state during operation in the embodiment of FIG.
核融合装置が運転されると、プラズマ密度は同図(A)
のように変化する。プラズマ位置は、プラズマのフイー
ドバツク制御が適切であれば、同図(B)の実線のよう
に、ある範囲内で変動する。しかし実際には、検出装置
の積分動作により誤差が蓄積するため、破線のようにド
リフトを含むものとなる。When the fusion device is operated, the plasma density is shown in the figure (A).
It changes like. The plasma position fluctuates within a certain range as indicated by the solid line in FIG. 9B if the plasma feedback control is appropriate. However, in reality, since an error is accumulated by the integrating operation of the detection device, a drift is included as shown by a broken line.
そこで本実施例の検出装置では、同図(C),(D)の
ように、時刻0からt1まで、t1からt2まで、…を、それ
ぞれ積分器3,4に交互に担当させるようにした。このよ
うに比較的短時間であつても誤差の蓄積がある場合、例
えば、時刻t1における積分器4の初期設定値を、積分器
3時刻t1における値ではなく、時刻t1の前の時間Tの範
囲内に磁気面演算装置5が演算した正しい値とし、積分
器3の蓄積誤差の影響を排除して、新たに積分動作を継
続する。Therefore, in the detection apparatus of the present embodiment, as shown in FIGS. 7C and 7D, the integrators 3 and 4 are alternately in charge of time 0 to t 1 , t 1 to t 2 , and so on. I did it. If even this way filed in a relatively short period of time there is accumulation of errors, for example, the initial setting value of the integrator 4 at time t 1, rather than the value in the integrator 3 time t 1, the time t 1 before the The correct value calculated by the magnetic surface calculation device 5 is set within the range of the time T, the influence of the accumulation error of the integrator 3 is eliminated, and the integration operation is newly continued.
磁気面演算は、同図(A)の時間Tのように、連続運転
中でプラズマ状態が安定な時期を選んで実行すると、演
算精度を上げることができる。The magnetic surface calculation can improve the calculation accuracy by selecting and executing a time when the plasma state is stable during continuous operation, as at time T in FIG.
磁気面演算装置の動作時間Tが更に長くかかる場合は、
積分器3の動作時間内を更にさかのぼつて時期面演算を
開始させることができるので、積分器の切換タイミング
は動作時間Tによる制限を受けない。If the operating time T of the magnetic surface computing device is longer,
Since the timing calculation can be started further back within the operating time of the integrator 3, the switching timing of the integrator is not limited by the operating time T.
本実施例では、デジタル積分方式を用いているため、積
分器切換時の初期値をアツプダウンカウンタに設定する
だけであるから、補正が容易である。In this embodiment, since the digital integration method is used, the initial value at the time of switching the integrator is simply set in the up-down counter, so that the correction is easy.
なお、積分器初期設定値の演算は、本実施例の光学的手
段によるもの以外に、既に述べたプラズマ平衡計算によ
る方式等を採用しても良いことは勿論である。It is needless to say that the calculation of the integrator initial setting value may be performed by the above-described method based on plasma equilibrium calculation other than the optical means of this embodiment.
本発明によれば、一定周期毎にまたは誤差が所定値に達
する毎に、積分器をオフセツトさせる初期値を制定し直
すので、長時間の誤差を蓄積せずに、正確なプラズマ位
置形状検出信号を出力できるプラズマ位置形状検出装置
が得られる。According to the present invention, since the initial value for offsetting the integrator is reestablished at regular intervals or each time the error reaches a predetermined value, an accurate plasma position shape detection signal can be obtained without accumulating long-term error. A plasma position shape detecting device capable of outputting
第1図は、本発明によるプラズマ位置形状検出装置の一
実施例を示すブロツク図、第2図は複数の積分器を切換
使用する実施例を示すブロツク図、第3図は第2図実施
例の動作状態を示す図、第4図は磁場の平衡計算により
磁気面を演算する方式の考えかたを示す図である。 1……プラズマ、2……磁気プローブ、3……積分器、
4……積分器、5……磁気面演算装置、6……フイード
バツク制御装置、7……電源装置、31……絶縁増幅器、
32……V/F変換器、33……カウンタ、81〜83……切換
器。FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a plasma position shape detecting device according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing an embodiment in which a plurality of integrators are switched and used, and FIG. 3 is an embodiment shown in FIG. FIG. 4 is a diagram showing an operating state of FIG. 4, and FIG. 4 is a diagram showing a method of calculating a magnetic surface by a magnetic field balance calculation. 1 ... plasma, 2 ... magnetic probe, 3 ... integrator,
4 ... integrator, 5 ... magnetic surface computing device, 6 ... feed back control device, 7 ... power supply device, 31 ... isolation amplifier,
32 …… V / F converter, 33 …… counter, 81-83 …… switch.
Claims (2)
変位による磁場の変動を電圧信号に変換する磁気プロー
ブと、 前記磁気プローブからの電圧信号を積分してプラズマの
位置および形状を検出し、プラズマ位置形状を制御する
ためのフイードバツク制御装置に出力する積分器と、 プラズマの近傍に配置されプラズマの位置および外形を
光学的に検出し電気信号に変換する光センサと、 前記光センサからの電圧信号によりプラズマの瞬間的な
磁気面を演算し、一定周期毎にまたは前記積分器の誤差
が所定値に達する毎に前記積分器をオフセツトさせる積
分初期値を出力する磁気面演算装置と からなるプラズマ位置形状検出装置。1. A magnetic probe which is arranged in the vicinity of the plasma and converts the fluctuation of the magnetic field due to the displacement of the plasma current into a voltage signal, and the voltage signal from the magnetic probe is integrated to detect the position and shape of the plasma. An integrator which outputs to a feedback control device for controlling the position and shape, an optical sensor which is arranged in the vicinity of the plasma and optically detects the position and the outer shape of the plasma and converts them into an electric signal, and a voltage signal from the optical sensor. And a magnetic surface calculation device for calculating an instantaneous magnetic surface of the plasma and outputting an initial integration value for offsetting the integrator at fixed intervals or whenever the error of the integrator reaches a predetermined value. Shape detection device.
に達する毎に前記積分初期値にリセツトされる側と積分
動作に入る側とに交互に切換わる少なくとも2つの積分
器からなることを特徴とするプラズマ位置形状検出装
置。2. The integrator according to claim 1, wherein the integrator is reset to the initial value of the integration every time the constant cycle or each time the integration error during the integration operation reaches a predetermined value. A plasma position shape detection device comprising at least two integrators which are alternately switched to the entrance side.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62101541A JPH0785113B2 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Plasma position profile detector |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62101541A JPH0785113B2 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Plasma position profile detector |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63266391A JPS63266391A (en) | 1988-11-02 |
JPH0785113B2 true JPH0785113B2 (en) | 1995-09-13 |
Family
ID=14303296
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62101541A Expired - Lifetime JPH0785113B2 (en) | 1987-04-24 | 1987-04-24 | Plasma position profile detector |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0785113B2 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI530670B (en) | 2012-01-25 | 2016-04-21 | Murata Manufacturing Co | Displacement sensor |
-
1987
- 1987-04-24 JP JP62101541A patent/JPH0785113B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS63266391A (en) | 1988-11-02 |
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