With ITER's re-baseline, the Electron Cyclotron Heating system has become of even higher importance with the multiple purposes of plasma heating, current drive, and instability suppression. ITER's Electron Cyclotron Heating system is based on several gyrotrons, such as radio-frequency sources supposed to provide on-demand power in the order of megawatts in the millimeter-wave domain. Due to the non-linear dynamics involved in the gyrotron operation and the structure of the machine itself, controlling a gyrotron and preparing it in the shortest time possible to provide radiofrequency power represents a challenging task for the tokamak operations. Reliable models of the power source are essential to design effective control strategies. To this aim, we further developed a semi-physical thermal lumped model of the ITER European Gyrotron's Magnetron Injection Gun available in literature. The model has been re-implemented in C++ for better computational performances and therefore making it particularly suitable to be exploited by data-driven model identification algorithms and real-time control codes. In this paper the model parameters are identified by using a Particle Swarm Optimization algorithm on experimental data and the model validation is finally carried out on a dedicated dataset, aiming at providing a tool to design and to be integrated into the control system of the machine.
ITERの再ベースライン化に伴い、電子サイクロトロン加熱システムは、プラズマ加熱、電流駆動、および不安定性抑制という複数の目的を担うものとして、一層重要性が高まっている。ITERの電子サイクロトロン加熱システムは、ミリ波領域においてメガワット級の電力をオンデマンドで供給することが想定される高周波源である複数のジャイロトロンに基づいている。ジャイロトロンの動作に関わる非線形ダイナミクスと機械自体の構造により、ジャイロトロンを制御し、高周波電力を供給できるよう最短時間で準備することは、トカマク運転にとって困難な課題である。電力源の信頼性の高いモデルは、効果的な制御戦略を設計するために不可欠である。この目的のために、我々は文献で入手可能なITER欧州ジャイロトロンのマグネトロンインジェクションガンの半物理的熱集中定数モデルをさらに発展させた。このモデルは、計算性能を向上させるためにC++で再実装され、それによりデータ駆動型モデル同定アルゴリズムおよびリアルタイム制御コードによる利用に特に適したものとなっている。本論文では、モデルパラメータは実験データに対して粒子群最適化アルゴリズムを用いて同定され、モデル検証は最終的に専用のデータセットに対して実施される。これは、設計に資するとともに機械の制御システムに統合されるツールを提供することを目的としている。