基于嵌入式系统的离子回旋共振加热监测系统的研究及开发

来源 :中国科学院合肥物质科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ssxjj
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离子回旋共振加热从理论和实验上证实是托卡马克等离子体中非常有效的加热手段之一,对未来EAST装置最终实现先进、稳态运行模式的物理目标具有重要作用,建立一套合理、高效、实时的离子回旋共振加热监测系统是实时数据采集、系统状态分析和实现离子回旋共振加热系统稳定运行的基本前提和保障。   现场监测过程要求监测具有实时性、高速性、可靠性。目前离子回旋共振加热系统结构较为复杂,监测对象多、监测对象的信号特征各异。如何有效监测离子回旋共振加热系统状态,实时反馈系统信息,系统诊断后对故障发出报警,是离子回旋共振加热监测技术首要考虑和解决的问题。本研究目的在于开发设计出一套稳定、高效、实时的离子回旋共振加热数据采集及监测系统。论文从嵌入式系统驱动开发、嵌入式系统应用程序开发、网络通讯数据管理和发布以及主机系统设计四大部分进行详细地分析和系统论述其硬件和软件的设计和实现过程。   论文阐述了离子回旋共振加热监测系统的设计思想、设计模型及实现过程。从离子回旋共振加热监测系统的需求进行分析,提出了以嵌入式系统为基础由网络通讯、数据库管理、数据共享组成的广义数据采集监测系统。离子回旋共振加热监测系统采用具有优良实时性能和高可靠性VxWorks嵌入式系统,从而为系统的快速检测和响应打下良好的基础,满足了采集的实时性要求。开发VxWorks下数据采集卡的驱动,是实现实时性、可靠性的关键和基础,也是开发的难点。PCI采集卡在嵌入式系统下中断及DMA传输方式驱动开发,保证了对实时和高速数据采集的要求。将关系型数据库引入离子回旋共振加热监测系统,实现了数据有效管理和远程访问,并以网页形式发布采集数据。简要介绍了面向操作人员主机系统模块划分及实现,并给出在EAST实验中测试结果及分析。论文最后对系统的实时性进行了分析,通过代码方式及任务调度算法对系统进行了优化。在系统的设计过程中,作者提出了顺序功能的任务划分方法及改进的任务调度策略和嵌入式系统下对驱动程序采集性能评价模型和评价指标,并通过测试给出了嵌入式系统下不同采集需求的采集策略。
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