電漿反饋控制技術

狹義的托卡馬克電漿反饋控制涉及的主要控制對象是：1）電漿電流，其值通常在100kA至10MA之間，控制精度在1kA左右。2）電漿的位置和形狀，其控制精度在0.5厘米到1厘米之間，其中電漿垂直位移由於存在不穩定性，需要特別的控制技術。3）電漿電子密度，其值通常在每立方米1018至1020個電子之間。

反饋控制技術涉及三個方面的內容：1）感測器技術。2）位形反演和控制算法。3）執行器技術。

對於電漿電流、位置和形狀的控制，採用羅氏線圈，磁探針和磁通環作為感測器，將獲得的數據進行複雜的擬合和位形反演，實時獲得電漿的電流，位置和形狀，再與目標值進行比較，經單輸入單輸出或者多輸入多輸出控制算法，獲得反饋控制的控制命令，輸入執行器，控制極向場線圈的電流，從而實現對電漿電流、位置和形狀的控制。對於電漿電流和位形的控制，通常採用6脈波或12脈波的晶閘管整流器作為執行器，其執行周期通常在0.8毫秒和3毫秒之間；對於垂直位移的控制，通常採用回響速度更快的基於IGBT技術的H橋電源作為執行器，其執行周期通常小於0.2毫秒。

對於電漿密度的反饋控制，通常採用雷射干涉技術實時獲得電漿密度，採用PID控制算法作為控制器，採用常規的壓電閥送氣技術或分子束送氣技術，控制注入主電漿的氣體分子量，實現控制電漿的密度。