Model-based control algorithms have potential advantages for resistive wall mode (RWM) feedback control. In this study, a physics model of the RWM response to externally applied perturbation fields is validated against experiments in a reversed field pinch (RFP). The experimental characterization of the RWM plasma response is performed in the EXTRAP T2R device by the excitation of nonaxisymmetric perturbation magnetic fields utilizing an external array of saddle coils for RWM control. The modelling and experimental validation is carried out with an extended sensor array, resolving a wider spectrum of RWM compared to earlier studies, covering the relevant poloidal and toroidal modes for this high aspect ratio RFP device. In addition to the nonresonant unstable modes, which are the primary target of RWM feedback control, this spectrum also includes a wide range of resonant modes. The validated resistive magnetohydrodynamics (MHD) model includes the passive stabilization effect on these modes from intrinsic plasma rotation. The inclusion of resistivity and plasma rotation in the present model provides a substantially better agreement between modelled and experimental growth rates than that observed in earlier studies using the ideal MHD model. The present model provides a realistic description of the plasma response for both nonresonant and resonant modes, which is both relatively simple and compatible with the computing capabilities and latency limitations encountered in practical implementations of model-based control algorithms.
モデルベースの制御アルゴリズムは、抵抗性壁モード（RWM）のフィードバック制御において潜在的な利点を有する。本研究では、外部から印加された摂動場に対するRWM応答の物理モデルを、反転磁場配位（RFP）における実験と比較検証した。RWMプラズマ応答の実験的特徴付けは、EXTRAP T2R装置において、RWM制御用の外部サドルコイル群を用いた非軸対称摂動磁場の励起により実施した。モデリングと実験検証は、拡張されたセンサーアレイを用いて行い、従来の研究と比較してより広いスペクトルのモードを分解し、この高アスペクト比RFP装置に関連するポロイダルモードおよびトロイダルモードを網羅した。このスペクトルには、RWMフィードバック制御の主たる対象である非共鳴不安定モードに加え、広範囲の共鳴モードも含まれる。検証された抵抗性磁気流体力学（MHD）モデルには、固有プラズマ回転によるこれらのモードの受動的安定化効果が組み込まれている。本モデルに抵抗性とプラズマ回転の効果を含めることで、理想MHDモデルを用いた従来の研究と比較して、モデル化された成長率と実験結果の間に substantially 良好な一致が得られた。本モデルは、非共鳴モードと共鳴モードの両方に対するプラズマ応答の現実的な記述を提供し、モデルベース制御アルゴリズムの実用的実装において遭遇する計算能力と遅延の制約と両立する比較的単純なものである。