A real-time model-based controller is developed for the tracking of the distributed safety-factor profile in a tokamak plasma. Using relevant physical models and simplifying assumptions, theoretical stability and robustness guarantees were obtained using a Lyapunov function. This approach considers the couplings between the poloidal flux diffusion equation, the time-varying temperature profiles and an independent total plasma current control. The actuator chosen for the safety-factor profile tracking is the lower hybrid current drive, although the results presented can be easily extended to any non-inductive current source. The performance and robustness of the proposed control law is evaluated with a physics-oriented simulation code on Tore Supra experimental test cases.
トカマクプラズマにおける安全係数分布の追従制御のための実時間モデルベースコントローラを開発する。関連する物理モデルと簡略化の仮定を用いて、リアプノフ関数による理論的な安定性とロバスト性の保証を得た。本手法は、磁束拡散方程式、時間変動する温度分布、および独立したプラズマ総電流制御の間の連成を考慮する。安全係数分布追従制御のために選択したアクチュエータは低域混成波電流駆動であり、提示された結果は任意の非誘導電流源に容易に拡張可能である。提案した制御則の性能とロバスト性は、Tore Supra実験試験ケースに対する物理指向シミュレーションコードを用いて評価される。