Future tokamak power plants will likely operate using a single, well-defined plasma scenario, either in steady state or for very long pulse lengths. In order to enhance the robustness of the scenario, feedback controllers for a variety of plasma properties will be necessary to counteract any disturbances and ensure safe operation. However, only a limited set of actuators will be available to control many different quantities. Because of this, it is necessary to develop controllers that are able to regulate multiple plasma properties using a limited set of actuators. To this end, a controller has been developed for the simultaneous regulation of both the electron temperature and safety factor profiles in DIII-D. This algorithm uses a linear quadratic integral control synthesis approach based on a linearized model of the dynamics of the two profiles. Two neural network surrogate models, NubeamNet and MMMnet, are included to improve the fidelity of the model. The controller has been tested in simulation using COTSIM, and has demonstrated the ability to simultaneously track changes in both the electron temperature and safety factor targets, including changes in both the magnitude and the shape of the profiles.
将来のトカマク発電所は、定常状態または非常に長いパルス長のいずれかで、単一の明確に定義されたプラズマシナリオを使用して運転される可能性が高い。シナリオのロバスト性を高めるために、さまざまなプラズマ特性に対するフィードバック制御器が必要となり、あらゆる外乱に対抗し、安全な運転を保証する。しかしながら、多くの異なる量を制御するために利用できるアクチュエータは限られている。このため、限られたアクチュエータのセットを用いて複数のプラズマ特性を調節できる制御器を開発する必要がある。この目的のために、DIII-Dにおいて電子温度と安全係数プロファイルの両方を同時に調節する制御器が開発された。このアルゴリズムは、2つのプロファイルのダイナミクスの線形化モデルに基づく線形二次積分制御合成アプローチを使用している。モデルの忠実度を向上させるために、2つのニューラルネットワーク代理モデル、NubeamNetおよびMMMnetが含まれている。この制御器はCOTSIMを用いたシミュレーションで試験され、電子温度と安全係数の両方の目標値の変化、およびプロファイルの大きさと形状の両方の変化を同時に追跡できることを実証した。