J-TEXT实时控制系统框架研究与设计

发布时间：2020-07-15 01:02

【摘要】：托卡马克是一个研究磁约束核聚变的复杂而又精密的装置,聚变和等离子体研究的一个重要课题是等离子体的控制。在J-TEXT托卡马克中,除了等离子体控制系统,还包含了众多的子系统,这些系统都需要实时控制,但其所使用的解决方案不尽相同,另外实验需求经常发生变化,这些对控制系统开发和维护造成了一定的困难,为J-TEXT托卡马克提供一个用于开发实时控制系统的框架是非常有必要的。JRTF(J-TEXT Real-time framework)是为了等离子体控制和电源控制系统而开发的底层框架,它为控制系统提供了一个实时的平台,规范了控制系统的结构与流程,减少了开发的步骤,具有很高的灵活性,提高了系统的开发以及维护效率。本文从J-TEXT托卡马克控制系统的基本需求出发,论述了实时控制框架JRTF的设计初衷和需要达到的目标,并描述了JRTF的设计原型与运行模式。为了清晰的表达控制系统的结构与流程,JRTF定义了AB(Application Block)模块和Pipeline组件,Application Block模块使开发人员专注单一逻辑开发,Pipeline负责管理与运行模块。在JRTF运行时,Application Block被编译成动态库,使用特殊的接口将自身暴露出来,并根据配置文件通过动态加载的方式被载入程序中。AB的实际运行需要数据交换,而AB运行方式的并行性导致交换数据的正确性无法得到保证,JRTF使用了写时复制,版本控制以及内存数据结构等策略来保证数据交换过程中数据的灵活性、完整性、一致性与高效性。最后给出了数据交换的性能测试以及基于JRTF的一个电源控制系统应用,分析与证明了动态加载策略和数据交换策略在其中发挥的作用,从实际运行结果中可以看出该控制系统的性能符合实时控制的要求。JRTF使控制系统变得模块化,处理流程更加的清晰,结构与运行方式更加的灵活,减少开发新系统的时间,提高了维护系统的效率,同时为控制系统提供了可靠的数据交换与实时的环境,能够作为等离子体控制系统和电源控制系统开发的基础框架。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TL631.24

【参考文献】