This paper examines a method for real-time control of non-inductively sustained scenarios in NSTX-U by using TRANSP, a time-dependent integrated modeling code for prediction and interpretive analysis of tokamak experimental data, as a simulator. The actuators considered for control in this work are the six neutral beam sources and the plasma boundary shape. To understand the response of the plasma current, stored energy, and central safety factor to these actuators and to enable systematic design of control algorithms, simulations were run in which the actuators were modulated and a linearized dynamic response model was generated. A multi-variable model-based control scheme that accounts for the coupling and slow dynamics of the system while mitigating the effect of actuator limitations was designed and simulated. Simulations show that modest changes in the outer gap and heating power can improve the response time of the system, reject perturbations, and track target values of the controlled values.
本論文は、NSTX-Uにおける非誘導維持シナリオのリアルタイム制御手法を、時間依存の統合モデリングコードであるTRANSPをシミュレータとして用いて検討するものである。ここで考慮するアクチュエータは、6基の中性粒子入射源とプラズマ境界形状である。プラズマ電流、蓄積エネルギー、中心安全係数の各応答をこれらのアクチュエータに対して理解するため、アクチュエータを変調させたシミュレーションを実施し、線形化された動的応答モデルを構築した。このモデルに基づき、システムの結合性と遅い動特性を考慮しつつ、アクチュエータの制約を緩和する多変数制御則を設計した。シミュレーションの結果、外側ギャップと加熱パワーの適度な変更により、応答時間の改善、外乱の抑制、および制御目標値への追従が達成可能であることが示された。