【摘 要】
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在托卡马克装置中为了进行物理实验研究,通常需要许多的系统提供支持,包括电源系统、加热系统、诊断系统等。对于不同的系统虽然其控制算法不一样,但其整个控制流程却大同小异。因此很有必要开发一套实时控制框架来对不同的系统提供统一的功能支持,而在J-TEXT装置中广泛使用Lab VIEW语言同时结合NI公司的硬件来组建实时控制系统。因此,为了克服Lab VIEW语言在编写大型程序时,程序框图复杂,信息密度低
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在托卡马克装置中为了进行物理实验研究,通常需要许多的系统提供支持,包括电源系统、加热系统、诊断系统等。对于不同的系统虽然其控制算法不一样,但其整个控制流程却大同小异。因此很有必要开发一套实时控制框架来对不同的系统提供统一的功能支持,而在J-TEXT装置中广泛使用Lab VIEW语言同时结合NI公司的硬件来组建实时控制系统。因此,为了克服Lab VIEW语言在编写大型程序时,程序框图复杂,信息密度低的缺点,以及利用其对高速FPGA板卡以及实时系统的原生支持的优势,本文开发了一个基于Lab VIEW的实时控制框架并将其应用在J-TEXT装置不同的实时控制系统中。本文基于各个系统的需求设计开发的实时控制框架是一个能支持多种定时周期,支持不同硬件,灵活、模块化、易于扩展的框架。采用模块化编程的思想将实时控制系统中不同的子功能实现为各个子VI供用户调用,用户只需将不同的模块组织起来再修改相应的控制算法就能够快速组建合适的实时控制系统。在实现该框架的基础上,本文重点研究了该框架在不同的系统中的应用。主要包括在基于CPU定时的偏置电源系统中的应用,使得偏置电源能够为偏置线圈提供2k A的双向电流;基于FPGA板卡与适配器模块在偏振仪诊断系统进行信号高速采集中的应用,其最大能够提供120M/s的采集速率对本征信号进行采集;以及基于微波反射仪诊断的等离子体实时密度剖面计算中的应用,通过FPGA板卡结合适配器利用微波反射仪诊断数据进行实时在线计算密度剖面。开发的实时控制框架能够满足不同实时控制系统的要求。本文开发的基于LabVIEW的实时控制框架不仅提高了程序的开发速度,而且有利于实验室的开发人员之间相互进行技术交流,为J-TEXT装置提供了一套全新的、易于扩展和移植的实时控制框架。
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