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EAST 磁探针参数的标定 - PowerPoint PPT Presentation


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EAST 磁探针参数的标定. 报告人 : 戴晓静 导 师 : 沈飙研究员 2010 年 7 月 2 日. 目前工作. 1. 了解磁探针标定的意义 2. 了解磁探针 3. 了解电磁测量原理 4. 掌握互感系数的计算 5. 分析误差源 6. 设计标定算法和流程 7. 单匝环的标定及结果分析 8. 小探针的标定及结果分析. 小结. 通过对磁探针的标定工作,系统了解了 EAST 中电磁测量诊断的应用,磁探针的种类、参数及作用; 通过计算互感系数,了解了电磁测量原理,电流丝模型及分割思想;

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Presentation Transcript

EAST磁探针参数的标定

报告人:戴晓静

导 师:沈飙研究员

2010年7月2日


目前工作

1.了解磁探针标定的意义

2.了解磁探针

3.了解电磁测量原理

4.掌握互感系数的计算

5.分析误差源

6.设计标定算法和流程

7.单匝环的标定及结果分析

8.小探针的标定及结果分析


小结

  • 通过对磁探针的标定工作,系统了解了EAST中电磁测量诊断的应用,磁探针的种类、参数及作用;

  • 通过计算互感系数,了解了电磁测量原理,电流丝模型及分割思想;

  • 通过设计磁探针的标定方法,熟悉了MATLAB编程,最小二乘法的应用以及权重的设计思想,还掌握了分析问题、解决问题并评价的流程与方法。


下一步工作

1. 分析小探针的标定存在问题

A权重选取B进一步考虑角度因素C增加考虑其他影响因素

2.修正PF的位置

3.进一步改善拟合程序


报告结束

谢谢大家!


磁探针标定的意义

电磁测量诊断系统

EAST现场信号

数据采集系统

PCS控制系统


两类磁探针

小探针—测量磁场 单匝环—测量磁通


电磁测量原理

物理基础:Maxwell方程组

小探针

单匝环


互感系数的计算

由电磁学知识,互感磁通是由其它回路电流产生的而与此回路相连的磁通。

式中,由第一回路在第二回路中产生的磁通,第一回路的电流值。


EAST装置中互感系数的计算

K第一类椭圆积分,E第二类椭圆积分

两电流丝模型


提高计算精度

PF线圈:划分网格3*3

小探针:等分成11段


误差源分析

  • 磁探针的安装误差、环境因素影响

  • 回路增益

  • PF线圈位置偏差


误差源数学公式

理论上

实际上


标定方法

1.设计PF放电模式:

a、单独放电 b、组合放电(同向&反向)

2.确定初始测量数据并做合理的处理

3.计算相应的计算数据

4.观察、比较测量数据和计算数据,用设置权重的方法对数据进行筛选

5.应用最小二乘法拟合

6.评价



算法思想1

泰勒展开

由于磁探针位移量和比例系数变化量均为小量,故可以对拟合方程在原点做线性展开,如下所示:


算法思想2

横轴区间(μ-2.58σ,μ+2.58σ)内的面积为99.730020%。

单匝环0.05

小探针0.1

权重设计

权重主要依据信号的可信度来设计。考虑磁场(磁通)的测量值与计算值之间存在的偏差,而且对任一个磁探针,对于不同位置的pf线圈的感应磁场(磁通)值大小不同,当测量值与计算值的差值特别大时把这组数据当作坏信号舍弃;由于有系统本底噪音的存在,对于特别小的信号,无法判断是信号还是噪音,对于这一类信号也可以当作坏信号舍弃。


算法思想3

最小二乘拟合

要准确标定出位置和比例系数的偏差,在这里采用带权重的最小二乘拟合的方法不断迭代求解,通过迭代过程中这些参数的不断调整进行计算值与测量值的拟合,最后决定这些参数。带权重的最小二乘法拟合表达式如下所示:


评价思想

在拟合出各个位置偏差和回路增益后,需要设计一个工具判断拟合出的结果是否合理。

1.比较标定前后的标准差

2.反算PF电流(限于单独通电模式)


单匝环的标定

1.获取数据,并预处理:

N炮的PFcurrent12*N, FL_Me 35*N

2.计算: 对应N炮的 FL_Mc 35*N

3.观察、比较并剔除坏信号

4.拟合K

5.评价:比较标定前后的误差平方和,反算PFcurrent’并与原PFcurrent对比,验证自洽性


单匝环标定函数

Function rev_pfcurrent1

功能:读取FL PFC

Function rev_pfcurrent2

功能:读取罗柯 霍尔

Function cal_m

功能:计算fl_c Mcr Mcz

Function cal_krz

功能:计算f_k f_r f_z

Function cal_mx

功能:计算fl_cx

Function cal_err

功能:比较标定前后err

Function cal_pf

功能:评价,反算pfcur


单匝环的标定1

单匝环的f_k f_r f_z


单匝环的标定2

单匝环磁通标定前后标准差对比:


单匝环的标定3

反算PF电流:

PF测

PF-x

Φ计

green

Green’

Φ计-x

PF计

Φ测


小探针的标定

1.获取数据,并预处理:

N炮的PFcurrent12*N, BP_Be 38*N

2.计算: 对应N炮的 BP_Bc 38*N

3.观察、比较并剔除坏信号

4.拟合K dr dz dth

5.验证:比较标定前后的误差平方和,反算PFcurrent’并与原PFcurrent对比,验证自洽性


Function rev_pfcurrent1

功能:读取PB PFC

Function rev_pfcurrent2

功能:读取罗柯 霍尔

Function cal_b

功能:计算bp_c Bcr Bcz Bcth

Function cal_krzthb

功能:计算b_k b_r b_z b_th

Function cal_bx

功能:计算bp_cx

Function cal_errb

功能:比较标定前后err

Function cal_pf

功能:评价,反算pfcur

小探针的标定函数


小探针的标定1

小探针的b_k b_r b_z b_th


小探针的标定2

  • 结果很不好。原因可能是比例系数没设好、泰勒展开或权重设计的问题。


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