A novel integrated-control architecture has been tested in nonlinear, one-dimensional simulations using the control-oriented transport simulator (COTSIM©) and in DIII-D experiments. Integrated architectures that can perform continuous-mission control while also handling off-normal events will be vital in future reactor-grade tokamaks. Continuous-mission controllers for individual magnetic and kinetic scalars (thermal stored-energy (W), volume-average toroidal rotation (Ωϕ), and safety factor profile (q) at different spatial locations) have been integrated in this work with event-triggered neoclassical tearing-mode (NTM) suppression controllers by combining them into an architecture augmented by a supervisory and exception handling (S&EH) system and an actuator management (AM) system. The AM system, which enables the integration of competing controllers, solves in real time a nonlinear optimization problem that takes into account the high-level control priorities dictated by the S&EH system. The resulting architecture offers a high level of integration and some of the functionalities that will be required to fulfill the advanced-control requirements anticipated for ITER. Initial simulations using COTSIM suggest that the plasma performance and its MHD stability may be improved under integrated feedback control. In addition, the integrated-control architecture has been implemented in the DIII-D plasma control system and tested experimentally for the first time ever in DIII-D in a high-qmin scenario, which is a candidate for steady-state operation in ITER.
新規の統合制御アーキテクチャは、制御指向輸送シミュレータ (COTSIM©) を用いた非線形一次元シミュレーションとDIII-D実験において試験された。連続ミッション制御を実行しつつ異常時イベントも処理できる統合アーキテクチャは、将来の炉級トカマクにおいて極めて重要となるだろう。本研究では、個々の磁気および運動論的スカラー量（熱蓄積エネルギー (W)、体積平均トロイダル回転 (Ωϕ)、および異なる空間位置における安全係数プロファイル (q)）のための連続ミッション制御器が、それらを監視および例外処理 (S&EH) システムとアクチュエータ管理 (AM) システムによって拡張されたアーキテクチャに組み合わせることにより、イベントトリガ型新古典ティアリングモード (NTM) 抑制制御器と統合された。競合する制御器の統合を可能にするAMシステムは、S&EHシステムによって指示される高レベルの制御優先順位を考慮した非線形最適化問題をリアルタイムで解く。結果として得られるアーキテクチャは、高いレベルの統合と、ITERに対して予想される先進制御要件を満たすために必要とされる機能の一部を提供する。COTSIMを用いた初期シミュレーションは、統合フィードバック制御の下でプラズマ性能とそのMHD安定性が改善される可能性があることを示唆している。さらに、統合制御アーキテクチャはDIII-Dプラズマ制御システムに実装され、ITERにおける定常運転の候補である高qminシナリオにおいて、DIII-Dで初めて実験的に試験された。