存在不确定性时碰撞等离子体动力学的鲁棒反馈控制
数值分析
2025-11-05 v2 数值分析
摘要
磁聚变旨在将高温等离子体约束在装置内，使氘核与氚核发生聚变以释放能量。由于涉及温度极高，必须将等离子体与装置壁面隔离以防止结构损坏，而外部磁场在实现这一约束中起着基础性作用。在现实环境中，控制等离子体行为的物理机制极为复杂，涉及大量不确定参数和复杂的粒子相互作用（如碰撞），这些因素显著影响约束效率和整体稳定性。在本工作中，我们通过提出一种鲁棒反馈控制策略来解决这些挑战，该策略旨在存在不确定性的情况下引导等离子体至目标空间区域。从建模角度来看，我们考虑由 Vlasov-Poisson-BGK 系统描述的碰撞等离子体，该系统考虑了自洽电场和强外部磁场，并在模型中引入了不确定性。所提出控制策略的一个关键特征是其独立于随机参数，这使其特别适用于实际应用。一系列数值模拟证实了我们方法的有效性，并证明了即使在存在不确定性的条件下，外部磁场也能成功将等离子体约束在远离装置边界的位置。
引用
@article{arxiv.2505.19992,
title = {Robust feedback control of collisional plasma dynamics in presence of uncertainties},
author = {Giacomo Albi and Giacomo Dimarco and Federica Ferrarese and Lorenzo Pareschi},
journal= {arXiv preprint arXiv:2505.19992},
year = {2025}
}