Precise control of plasma shape parameters, such as elongation and triangularity is duly needed to achieve high-performance tokamak plasmas, for which we propose adaptive search schemes of (1) optimum regularization parameter for the Tikhonov regularization, and (2) control points to specify the key shape parameters such as elongation and triangularity. Many control points that exceed the number of actuator coils become an ill-conditioned problem, which is successfully resolved by Tikhonov regularization with adaptively optimized free parameters. Furthermore, we develop dynamically changed control points by using the Cauchy Condition Surface scheme, where elongation and triangularity become direct control values. By virtue of both the adaptive Tikhonov regularization scheme and the dynamic control point, we achieved accurate shape control with elongation up to 1.93 and triangularity up to 0.65 in JT-60SA, where the allowable speed for the change of the elongation is 0.1 s−1. We also verified the resilience of our developed our logics to the noises. The sequence of the result will contribute to enhance equilibrium controllability in upcoming JT-60SA experiments and provide the robust shape parameter control scheme for ITER and DEMO.
高性能トカマクプラズマを達成するためには、伸長度や三角度などのプラズマ形状パラメータの精密な制御が適切に必要とされる。そのために我々は、(1) チホノフ正則化のための最適正則化パラメータ、および (2) 伸長度や三角度などの主要な形状パラメータを指定するための制御点、の適応的探索スキームを提案する。アクチュエータコイルの数を超える多数の制御点は、不適切な問題(ill-conditioned problem)となるが、これは適応的に最適化された自由パラメータを用いたチホノフ正則化によってうまく解決される。さらに、我々はコーシー条件面(Cauchy Condition Surface)スキームを用いて動的に変化する制御点を開発し、伸長度と三角度が直接的な制御値となる。適応的チホノフ正則化スキームと動的制御点の両方により、我々はJT-60SAにおいて、伸長度の変化の許容速度が0.1 s−1である環境下で、伸長度最大1.93、三角度最大0.65の正確な形状制御を達成した。我々はまた、開発したロジックのノイズに対する頑健性を検証した。この一連の結果は、今後のJT-60SA実験における平衡制御性の向上に貢献し、ITERおよびDEMOのためのロバストな形状パラメータ制御スキームを提供するであろう。