A basic nonlinear electromechanical model is developed for the interaction between a pre-existing near-saturated tearing-mode, a conducting wall, active coils internal to the wall, and active coils external to the wall. The tearing-mode is represented by a perturbed helical surface current and its island has a small but finite moment of inertia. The model is shown to have several properties that are qualitatively consistent with the experimental observations of mode-wall and mode-coil interactions. The main purpose of the model is to guide the design of a phase control system for locked modes (LMs) in tokamaks. Such a phase controller may become an important component in integrated disruption avoidance systems. A realistic feedback controller for the LM phase is designed and tested for the electromechanical model. The results indicate that a simple fixed-gain controller can perform phase control of LMs with a range of sizes, and at arbitrary misalignment relative to a realistically dimensioned background error field. The basic model is expected to be a useful minimal dynamical system representation also for other aspects of mode-wall-coil interactions.
基本非線形電気機械モデルを、既存の準飽和ティアリングモード、導体壁、壁内部の能動コイル、および壁外部の能動コイルの間の相互作用に対して構築する。ティアリングモードは摂動ヘリカル表面電流によって表され、その磁気島は小さくとも有限の慣性モーメントを有する。このモデルが、モードと壁およびコイルとの相互作用に関する実験的観測と定性的に一致するいくつかの特性を持つことを示す。モデルの主な目的は、トカマクにおけるロックモード(LM)の位相制御システムの設計を導くことである。このような位相制御器は、統合されたディスラプション回避システムにおいて重要な構成要素となる可能性がある。電気機械モデルに対して、LM位相のための現実的なフィードバック制御器を設計し試験する。結果は、単純な固定ゲイン制御器が、現実的な寸法の背景誤差場に対して、様々なサイズのLMの位相制御を、任意のミスアライメント条件下で実行できることを示す。この基本モデルは、モード-壁-コイル相互作用の他の側面に対する有用な最小力学系表現としても期待される。