Operating experimental devices have provided key inputs to the design process for ITER axisymmetric control. In particular, experiments have quantified controllability and robustness requirements in the presence of realistic noise and disturbance environments, which are difficult or impossible to characterize with modelling and simulation alone. This kind of information is particularly critical for ITER vertical control, which poses the highest demands on poloidal field system performance, since the consequences of loss of vertical control can be severe. This work describes results of multi-machine studies performed under a joint ITPA experiment (MDC-13) on fundamental vertical control performance and controllability limits. We present experimental results from Alcator C-Mod, DIII-D, NSTX, TCV and JET, along with analysis of these data to provide vertical control performance guidance to ITER. Useful metrics to quantify this control performance include the stability margin and maximum controllable vertical displacement. Theoretical analysis of the maximum controllable vertical displacement suggests effective approaches to improving performance in terms of this metric, with implications for ITER design modifications. Typical levels of noise in the vertical position measurement and several common disturbances which can challenge the vertical control loop are assessed and analysed.
実験装置の運転は、ITERの軸対称制御の設計プロセスに重要な入力を提供してきた。特に、実験は、モデリングやシミュレーションだけでは特性評価が困難または不可能な、現実的なノイズおよび外乱環境下での制御可能性とロバスト性の要求を定量化してきた。この種の情報は、鉛直方向の制御喪失の結果が深刻になり得るため、ポロイダル磁場システムに最も高い要求を課すITERの鉛直制御にとって特に重要である。本稿では、共同ITPA実験（MDC-13）の下で実施された、基本的な鉛直制御性能と制御可能性の限界に関する多装置研究の結果について述べる。我々は、Alcator C-Mod、DIII-D、NSTX、TCV、およびJETからの実験結果と、これらのデータの解析を提示し、ITERへの鉛直制御性能の指針を提供する。この制御性能を定量化するための有用な指標には、安定性マージンと最大制御可能鉛直変位が含まれる。最大制御可能鉛直変位の理論解析は、この指標に関する性能向上のためのアプローチを示唆しており、ITERの設計変更への示唆を与える。鉛直位置測定における典型的なノイズレベルと、鉛直制御ループに課題を与え得るいくつかの一般的な外乱が評価され、解析される。