The primary objective of fusion research is to realize a thermonuclear fusion power plant. The main method to confine the hot plasma is by using a magnetic field. The reversed-field pinch is a type of magnetic confinement device which suffers from variety of magnetohy- drodynamic (MHD) instabilities. A particular unstable mode that is treated in this work is the resistive wall mode (RWM), which occurs due to the current gradient in the RFP and has growth rates of the order of the magnetic diffusion time of the wall. Application of control engineering tools appears to allow a robust and stable RFP operation.A model-based approach to stabilize the RWMs is pursued in this thesis. The approach consists of empirical modeling of RWMs using a class of subspace identification methodology. The obtained model is then used as a basis for a model based controller. In particular the first experimental results of using a predictive control for RWM stabilization are obtained. It is shown that the formulation of the model based controller allows the user to incorporate several physics relevant phenomena along with the stabilization of RWM. Another use of the model is shown to estimate and compensate the inherent error field. The results are encouraging, and the methods appear to be generically useful as research tools in controlled magnetic confinement fusion. / Fusionsforskningens primära mål är att förverkliga en ny typ av kraftverk baserade på termonukleär fusion. Den viktigaste metoden för att innesluta det heta plasmat är användandet av magnetfält. ”Reverserat-fält pinch” (RFP) är en typ av anläggning för magnetisk inneslutning av fusionsplasma som uppvisar ett flertal magneto-hydrodynamiska instabiliteter. En specifik instabil mod som behandlas i detta arbete är”resistiv-vägg” moden (RWM). Den orsakas av strömgradienten i RFPn och tillväxer med en tidskonstant som är av samma storleksordning som magnetfältets diffusionstid i det omgivande metallskalet. Tillämpning av verktyg från reglerteknikområdet förefaller tillåta en robust och stabil RFP drift. I detta arbete används ett modell-baserat tillvägagångssätt för kompensering av RWM. Det innefattar empirisk modellering av RWM med användning av ”subspace” system-identifieringsmetoder. Den erhållna modellen används sedan som grund för en modell-baserad regulator. De första experimentella resultaten från modell-prediktiv kompensering av RWM har erhållits. I detta arbete har också visats att formuleringen av den modellbaserade regulatorn tillåter användaren att integrera flera relevanta fysikaliska aspekter förutom RWM. Ytterligare en användning av modellen är för att göra uppskattning och kompensering av avvikelser i anläggningens magnetfält, så kallade fält-fel. Resultaten är uppmuntrande, och det förefaller som om de undersökta metoderna är allmänt användbara som verktyg för forskning om magnetisk inneslutning av fusionsplasma. / <p>QC 20170202</p>
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-200817 |
| Date | January 2016 |
| Creators | Setiadi, Agung Chris |
| Publisher | KTH, Fusionsplasmafysik, Stockholm |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | Doctoral thesis, comprehensive summary, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-EE, 1653-5146 ; 2016:192 |
Page generated in 0.0018 seconds