[发明专利]一种EAST快控电源给定信号预测方法及其应用

权利要求书

1.一种EAST快控电源给定信号预测方法，其特征是按如下步骤进行：

对于由等离子体控制系统PCS发送给EAST快控电源的电压信号进行提升，将PCS发送出的-10V到+10V范围内的给定信号变化到系统AD芯片所能允许的0到4.096V的电压信号，获得非负信号，具体为：采用电压信号提升电路，首先通过由运放D12A构成的比例放大电路将PCS输入的-10V-+10V的给定信号缩小到-4.096V-+4.096V范围内，再通过由运放D12B、电阻R57和电阻R58构成的电压提升电路将所述AD芯片的输入信号提升到0V-4.096V范围内；当PCS给定信号为-10V时，所述AD芯片采集到的电压信号为0V；PCS给定信号为0V时，所述AD芯片采集到的电压信号为2.048V；PCS给定信号为+10V时，所述AD芯片采集到的电压信号为4.096V；

对于所述非负信号按照0.2ms的采样周期进行实时采集，获得由四个采集数据组成的采集数据序列X⁽⁰⁾，X⁽⁰⁾＝{x⁽⁰⁾(1),x⁽⁰⁾(2),x⁽⁰⁾(3),x⁽⁰⁾(4)}；

利用所述四个采集数据获得式(1)所列的累加数据序列X⁽¹⁾：

X⁽¹⁾＝{x⁽¹⁾(1),x⁽¹⁾(2),x⁽¹⁾(3),x⁽¹⁾(4)} (1)

式(1)中

利用X⁽¹⁾中四个采集数据获得式(2)所列的紧邻均值序列Z⁽¹⁾：

Z⁽¹⁾＝{z⁽¹⁾(2),z⁽¹⁾(3),z⁽¹⁾(4)} (2)

式(2)中

鉴于EAST快控电源控制器采样频率远高于给定信号变化频率，即给定信号相对于采样频率来说变化较缓慢，累加数据序列X⁽¹⁾满足微分方程式(3)：

式(3)中a反映X⁽¹⁾的发展态势，b反映数据变化的关系；

采用最小二乘法，通过式(4)和式(5)分别获得a和b：

利用式(4)和式(5)，求得式(3)的模型解为式(6)：

采用累减还原，即进行式(1-1)的逆变换，得到式(7)所示的还原值

当式(7)中m＝5时，即为通过四个采样数据x⁽⁰⁾(1)～x⁽⁰⁾(4)计算得到的下一个采样时刻给定值的预测值随着采样的实时进行，X⁽⁰⁾中的四个采集数据实时更新，由此得到实时更新的预测值

所述方法首先对EAST快控电源给定信号进行预测，得到PCS系统的预测给定信号，利用所述预测给定信号和反馈信号的差值进行比例调节计算，获得功率管的PWM波的占空比，实现超前调节；所述超前调节显著提高电源系统的响应速度，在等离子体偏移平衡位置的初期就能迅速为主动反馈线圈建立有效电流，通过磁场抑制等离子体的垂直不稳定位移，而不必等到等离子体出现较大位移时由电源输出非常大的电流来进行等离子体的位移抑制；因此所述方法在不增加电源额定电流的条件下有效提高电源工作效果。