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等离子体平衡是托卡马克聚变物理研究的首要问题之一。放电方案与控制器设计需要基于非刚性等离子体模型的自由边界平衡计算，放电位形优化与装置线圈设计需要固定边界平衡计算。因此，发展面向EAST放电控制需求的等离子体平衡计算程序具有重要意义。本论文围绕等离子体自由边界与固定边界平衡计算开展研究，开发了兼顾两者的平衡计算程序F2EQ(Free-Fixed boundaryEquilibrium code)，并在EAST上进行了放电方案设计及控制方面的应用研究。 本论文首先对等离子体自由边界平衡问题进行研究，在GAQ电流模型基础上发展了线圈电流扰动下的非刚性等离子体响应模型，并通过成功预测EAST放电位形演化验证了响应模型与平衡计算算法，进而在EAST上使用F2EQ的自由边界平衡计算模块为多种位形下的放电方案设计了目标平衡。然后，对等离子体固定边界平衡问题进行研究，发展了电流剖面与放电位形设计算法。在EAST上使用F2EQ的固定边界平衡计算模块进行了等离子体放电位形设计与优化、电流剖面调整、伏秒水平修正以及装置线圈设计等工作。此外，F2EQ还包括平衡反演模块，与自由边界平衡及固定边界平衡计算模块共同构成等离子体平衡计算平台。 基于F2EQ计算平台，重新规划了EAST双零位形放电方案中的等离子体电流爬升段，将双零位形的成型时刻提前，为物理实验争取了更多时间;分析了等离子体对单线圈电流扰动的响应结果，识别了位形控制变量的响应矩阵，为线圈电流的MIMO控制器设计提供参考。另外，研究了托卡马克放电过程中的伏秒消耗，整理出伏秒消耗评估方法，分析EAST的放电方案。 在控制实验方面，首先在EAST上对F2EQ的设计平衡进行了初步实验验证。其次，研究等离子体电流重心估算原理，优化了EAST与HT-7装置的电流重心估算矩阵，显著提高了放电过程中电流重心的估算精度。最后，基于等磁通控制算法在EAST上实现了打击点控制，满足高参数长脉冲放电中调节偏滤器靶板热负荷的需求。