Recent experiments on DIII-D demonstrate the potential of physics-model-based q-profile control to improve reproducibility of plasma discharges. A combined feedforward + feedback control scheme is employed to optimize the current ramp-up phase by consistently achieving target q profiles (Target 1: ; Target 2: ; Target 3: ) at prescribed times during the plasma formation phase (Target 1: s; Target 2: s; Target 3: s). At the core of the control scheme is a nonlinear, first-principles-driven, physics-based, control-oriented model of the plasma dynamics valid for low confinement (L-mode) scenarios. To prevent undesired L-H transitions, a constraint on the maximum allowable total auxiliary power is imposed in addition to the maximum powers for the individual heating and current-drive sources. Experimental results are presented to demonstrate the effectiveness of the combined feedforward + feedback control scheme to consistently achieve the desired target profiles at the predefined times. These results also show how the addition of feedback control significantly improves upon the feedforward-only control solution by reducing the matching error and also how the feedback controller is able to reduce the matching error as the constraint on the maximum allowable total auxiliary power is relaxed while keeping the plasma in L-mode.
DIII-Dにおける最近の実験は、プラズマ放電の再現性を向上させるための物理モデルベースのqプロファイル制御の可能性を実証している。複合フィードフォワード＋フィードバック制御方式を用いて、ターゲットqプロファイル（ターゲット1： ；ターゲット2： ；ターゲット3： ）を、プラズマ形成位相中の所定の時刻（ターゲット1： s；ターゲット2： s；ターゲット3： s）に一貫して達成することにより、電流ランプアップ位相を最適化する。制御方式の中心には、低閉じ込め（Lモード）シナリオに有効な、非線形で第一原理駆動の物理ベースの制御指向プラズマダイナミクスモデルがある。望ましくないL-H遷移を防ぐために、個々の加熱および電流駆動源の最大電力に加えて、許容最大総補助電力に対する制約が課される。所定の時刻に所望のターゲットプロファイルを一貫して達成するための複合フィードフォワード＋フィードバック制御方式の有効性を実証する実験結果を示す。これらの結果はまた、フィードバック制御の追加がマッチング誤差を低減することによりフィードフォワードのみの制御解を大幅に改善する方法、およびフィードバック制御器がプラズマをLモードに保ちながら許容最大総補助電力に対する制約が緩和されるにつれてマッチング誤差を低減できる方法も示している。