MPC 在 EAST 真空室烘烤中应用研究

方潜生; 张金根; 杨雷; 谢陈磊

文章摘要

方潜生,张金根,杨雷,谢陈磊.MPC 在 EAST 真空室烘烤中应用研究[J].安徽建筑大学学报,2023,31(6):49-56，77

MPC 在 EAST 真空室烘烤中应用研究

MPC in EAST Vacuum Vessel Baking Temperature Application Study

DOI：

中文关键词: 真空室烘烤烘烤系统模型预测控制温度稳定

英文关键词: vacuum vessel baking baking system model MPC temperature stability

基金项目:安徽省高校优秀科研创新团队项目（2022AH010018）；基于 BIM 技术的智能集成系统软件平台开发项目（HYB20210116）

作者	单位
方潜生	1.安徽建筑大学电子与信息工程学院，安徽合肥 230022； 2.智能建筑与建筑节能安徽省重点实验室，安徽合肥 230022
张金根	1.安徽建筑大学电子与信息工程学院，安徽合肥 230022； 2.智能建筑与建筑节能安徽省重点实验室，安徽合肥 230022； 3.中国科学院等离子体物理研究所，安徽合肥 230032
杨雷	中国科学院等离子体物理研究所，安徽合肥 230033
谢陈磊	1. 安徽建筑大学电子与信息工程学院，安徽合肥 230022； 2. 智能建筑与建筑节能安徽省重点实验室，安徽合肥 230022

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中文摘要:

烘烤系统作为 EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）重要的支撑系统之一，存在大时滞和模型不精确等问题，难以实现稳定控制烘烤温度。因此本文提出将 MPC（Model Predictive Control）方法应用于烘烤系统，首先通过理论推导和曲线拟合方法构建了烘烤设备和烘烤环节模型。其次基于烘烤系统模型设计预测控制器和控制方案流程，最后在烘烤平台上验证控制方法的有效性。在稳定烘烤期间，真空室烘烤温度波动小于 6 ℃，并且加热器输出功率平稳，功率波动小于 1 kW。实验结果表明 MPC 方法能够稳定控制真空室烘烤温度，并满足真空室烘烤要求。

英文摘要:

The baking system is one of the vital supporting systems in Experimental Advanced Superconducting Tokamak （EAST），and faces major challenges in achieving stable temperature control during baking considering significant time delays and inaccuratemodeling. This paper applied Model Predictive Control （MPC） to the baking system to tackle this challenge. Firstly，theoreticaldeduction and curve fitting methods were utilized to construct the baking equipment and processes models. Based on the bakingsystem model，a MPC controller along with a control plan were designed. A baking platform was used to verify the effectiveness of theproposed control method. The vacuum vessel baking temperature exhibited a temperature fluctuation of less than 6 ℃ during stable bakingperiods，and the output power of the heater was stable with a fluctuation of less than 1 kW. The experimental results showed that theMPC method stabilized the temperature and met all the requirements of the vacuum vessel baking.

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