In this paper, a linear model for plasma current, position and shape control based on the plasma rigid motion assumption is presented and implemented in an EAST tokamak simulator. The simulator models the plasma, poloidal field (PF) coils, and power supplies, and is used to verify the control algorithm and optimize control parameters and PF coil current trajectories. Plasma position and shape control has been achieved during the last several EAST operation campaigns due to successful decoupling of plasma current, plasma position and shape. The control logic used and experimental results are described in detail. Diverted plasma shapes, including double null, upper and lower single null, and with elongation up to 2.0, triangularity in the range 0.4–0.6 and X point control accuracy of 1 cm, were successfully controlled. Smooth shape transition in the current ramp-up ensures that volt–seconds are saved and that plasma disruptions are avoided. Such control capability provides the basis for future high performance plasma operation.
本論文では、プラズマ剛体運動仮定に基づくプラズマ電流、位置、形状制御のための線形モデルを提示し、EASTトカマクシミュレータに実装した。このシミュレータは、プラズマ、ポロイダル磁場（PF）コイル、および電源をモデル化し、制御アルゴリズムの検証と制御パラメータおよびPFコイル電流軌道の最適化に使用される。プラズマ電流、プラズマ位置、およびプラズマ形状の分離に成功したことにより、過去数回のEAST運転キャンペーンにおいてプラズマ位置・形状制御が達成された。使用された制御ロジックと実験結果について詳述する。二重零、上部および下部単一零を含むダイバータ配位のプラズマ形状が、伸長度2.0まで、三角形度0.4〜0.6の範囲で、X点制御精度1 cmにて制御に成功した。電流立ち上げ段階における滑らかな形状遷移により、ボルト秒の節約が確保され、プラズマ崩壊が回避される。このような制御能力は、将来の高性能プラズマ運転の基盤を提供するものである。