EAST托卡马克新型积分器系统控制器的研制

为了满足EAST托卡马克的实验需求,提升积分器系统的可维护性和可测试性,研制了新型积分器系统控制器。该控制器采用ARM微控制器和轻量级IP协议栈,实现了积分器系统的网络化控制。所提供的参数设置指令可远程设置和读取积分器板卡上放大器的放大倍数,而控制指令则提供了初始化、标准信号积分、脉冲积分、积分保持、标定和探针测试功能。经实验和EAST现场测试,该积分器系统控制器可满足EAST装置的实验要求。     

可变积分时间常数的长时间积分器

采用可变积分时间常数和扣除积分漂移斜率相结合的方法,设计了一种新型长时间积分器。通过切换积分器积分电阻来改变积分时间常数,提高积分器的信噪比,防止积分输出饱和;利用DSP计算一段时间内积分器的积分漂移斜率,并利用该斜率对原始积分信号进行实时扣除,以达到减小积分漂移的目的。测试结果表明,该方案是一种有效消除积分漂移的长时间积分方法,并能消除改变积分时间常数后对积分漂移带来的不良影响,通过远程控制能方便地根据实验需要改变积分时间常数,且不再需要人工手动调节积分漂移,极大地提高了实验效率,适合于托卡马克装置放电实验中的电磁测量。     

基于机器学习的核电厂DCS卡件故障诊断研究

随着核电厂运行时间的累积,数字化仪控设备的老化问题日益凸显。开关电源电路模块是分布式控制系统(DCS)卡件的关键组成部分。该模块的故障会导致卡件失效,甚至可能破坏核电厂的安全经济运行。针对核电厂某DCS卡件开关电源电路模块,开展了基于机器学习的板级故障诊断研究。根据传统机器学习和深度学习,分别开发了粒子群优化(PSO)-支持向量机(SVM)和一维卷积神经网络(1D-CNN)模型。小波包变换用于PSO-SVM模型的电路故障特征提取。基于加速寿命试验获得的电容老化过程数据,通过Saber电路建模仿真采集了开关电源在对应故障模式下的输出电压波形,用于模型的训练和测试。试验结果表明,所开发的故障诊断模型均表现出良好的诊断性能。该研究完成了故障诊断方法的可行性验证,不仅为DCS卡件的预测性维护提供了具有实际工程意义的应用参考,也为后续开展系统级健康管理研究奠定了一定的理论基础。     

Cortex-A8和ZigBee构成的智能餐厅系统

本文提出一种基于Cortex-A8和ZigBee的智能餐厅系统设计方案,构建了无人餐厅模型,系统通过ZigBee无线网络连接自助点菜终端、PC主机端、网关端、厨房端、送餐车、清洁车等模块,最终实现了通过Web服务器、CGI接口、云计算平台等方式提供远程订餐服务。经测试,本方案可实现包括自助点菜、送餐、清洁、结算、网页微信订餐等功能。     

A/D转换动态精度测量中FFT分析软件的应用

深入研究Origin软件的快速傅立叶变换(FFT)在A／D转换动态精度分析中的应用,整数周期内的数据点数是影响FFT分析精度的主要因素,通过对测量数据的点数进行重新处理,既可以保证主频的幅度基本不变,又可获得较正确的谐波的幅度。从而提高A／D转换动态精度分析的正确性。     

EAST安全巡检与联锁保护系统设计与实现

全超导托卡马克系统不同于常规托卡马克系统,有独特的运行特性和更高的运行风险.安全巡检与联锁保护系统是托卡马克系统中必不可少的-个重要组成部分.EAST (Experimental Advanced Superconducting Tokamak)是我国自主研发的世界上第-个全超导托卡马克系统.本文详细分析了EAST的主要运行风险,针对运行风险制定的各子系统的安全监测和保护机制,及分布式 EAST 安全巡检与联锁保护系统的系统体系结构和系统的实现.EAST 已在中国科学院等离子体物理研究所建成并于2006年9月运行成功,获得等离子体,本系统已在EAST装置的2006-2007年度的几轮实验中成功应用.     

托卡马克程控积分器系统的研制

为满足J-TEXT托卡马克装置电磁诊断的需求,研制了程控积分器系统。积分器系统采用模块化方式设计,由积分器板卡、控制器板卡、线性电源板卡和BNC接口板卡组成,并由上位机控制程序进行网络化控制。一套积分器系统可提供32路积分器通道,所有积分器通道均具有4种可供程控选择的积分时间常数,同时提供3种积分器运行控制方式。实验室和J-TEXT现场测试结果为：每路积分器通道的输出电压范围为-10～10 V;输出噪声≤5 mV;在4种积分时间常数条件下,积分器累计积分100 s的输出漂移均小于5 mV。     

EAST积分器系统的设计

在核聚变实验中，积分器是还原微分信号的基本手段。长时间低漂移积分器系统的研制是托卡马克实验中的重要环节。以差分式积分器为核心，结合线性隔离技术、程控放大器技术和嵌入式以太网通信技术，设计实现了EAST（ExperimentAdvanceSuperconductorTokamak）积分器系统。提出的系统整体标定方法进一步提高了该积分器系统的精度。性能测试表明，在增益为1时，该积分器在100s内的积分漂移小于10mV，满足了当前EAST实验的需求。该积分器系统已投入EAST的实验中，并取得了良好的运行效果。     

EAST安全联锁监管系统设计

全超导托卡马克装置(FullSuperconductingTokamak,FST)所有主要磁体均为超导磁体,其运行风险大大高于现有的其它超导托卡马克。EAST(ExperimentalAdvancedSuperconductingTokamak)是一个全超导托卡马克装置,为了避免人员和装置出现意外事故,建立了联锁系统与安全系统。安全联锁监管系统位于EAST联锁系统与安全系统的顶层,协调各分控系统的安全运行。根据EAST安全联锁系统的需求,采用可编程逻辑控制器、联锁信号光纤网和光电转换设备,建立了安全联锁监管系统,实现了事件收集、信号循环扫描、保护动作输出、系统状态和故障日志信息记录和实时监控等功能。该系统实际扫描周期平均值约0.7ms,最大值约3ms,达到了EAST安全联锁系统的要求。     

基于Chained-SVR的铝电解电容老化预测

开关电源作为核电厂分布式控制系统(DCS)卡件的关键部分,其故障可能造成卡件的失效,甚至破坏核电厂的经济、可靠和安全运行。铝电解电容是开关电源最易受损的短寿命元器件之一。此处提出了一种基于链式支持向量回归(Chained-SVR)的铝电解电容老化预测方法,以实现对多个电容的同时预测。为验证该方法可行性,首先通过所设计的加速寿命试验(ALT)获取4组不同系列电容老化过程中等效串联电阻(ESR)和电容,以构建所需数据集;进而建立基于Chained-SVR的预测模型,以初始健康状态作为输入变量,实现对电容的老化预测。试验结果表明,Chained-SVR模型具有良好的泛化能力且对同系列电容老化预测表现出较高准确性。