In this paper, model-based closed-loop algorithms are derived for distributed control of the inverse of the safety factor profile and the plasma pressure parameter β of the TCV tokamak. The simultaneous control of the two plasma quantities is performed by combining two different control methods. The control design of the plasma safety factor is based on an infinite-dimensional setting using Lyapunov analysis for partial differential equations, while the control of the plasma pressure parameter is designed using control techniques for single-input and single-output systems. The performance and robustness of the proposed controller is analyzed in simulations using the fast plasma transport simulator RAPTOR. The control is then implemented and tested in experiments in TCV L-mode discharges using the RAPTOR model predicted estimates for the q-profile. The distributed control in TCV is performed using one co-current and one counter-current electron cyclotron heating actuation.
本論文では、TCVトカマクの安全性因子プロファイルの逆数とプラズマ圧力パラメータβの分散制御のためのモデルベースの閉ループアルゴリズムを導出する。2つのプラズマ量の同時制御は、2つの異なる制御手法を組み合わせることによって行われる。プラズマ安全性因子の制御設計は、偏微分方程式に対するリアプノフ解析を用いた無限次元設定に基づいており、一方、プラズマ圧力パラメータの制御は、単一入力単一出力システムのための制御手法を用いて設計される。提案する制御器の性能とロバスト性は、高速プラズマ輸送シミュレータRAPTORを用いたシミュレーションで解析される。その後、制御は、qプロファイルのRAPTORモデル予測推定値を使用して、TCV Lモード放電における実験で実装および試験される。TCVにおける分散制御は、1つの同方向電流および1つの逆方向電流の電子サイクロトロン加熱アクチュエーションを用いて実行される。