A systematic methodology for structured design of feedback controllers for the sawtooth period is presented, based on dedicated identification of the sawtooth dynamics. Therefore, a combined Kadomtsev–Porcelli model of a sawtoothing plasma actuated by an electron cyclotron current drive system has been set-up. This is used to derive the linearized input–output relations (transfer functions) from the varying deposition location of the electron cyclotron waves (ECW) to the sawtooth period. These transfer functions are derived around a large collection of operating points. Assessment of these control-relevant transfer functions shows that a sawtooth period controller requires an integral (I) action to guarantee closed-loop stability with zero steady-state error. Additional proportional-integral (PI) action can be applied to further increase the closed-loop performance. The parameters of both the I and PII controllers have been optimized in terms of stability, performance and robustness. Moreover, the effect of the mechanical ECW launcher on the closed-loop performance is studied for realistic cases. It is shown that the launcher dynamics seriously affects the achievable closed-loop performance in present-day experiments.
鋸歯状周期のためのフィードバック制御器の構造化設計手法を、鋸歯状ダイナミクスの専用同定に基づいて提示する。そのため、電子サイクロトロン電流駆動システムによって作動する鋸歯状プラズマの複合Kadomtsev–Porcelliモデルを構築した。これを利用して、電子サイクロトロン波（ECW）の堆積位置の変化から鋸歯状周期までの線形化入出力関係（伝達関数）を導出する。これらの伝達関数は、多数の動作点の集合にわたって導出される。これらの制御関連伝達関数の評価により、鋸歯状周期制御器は、ゼロ定常偏差での閉ループ安定性を保証するために積分（I）動作を必要とすることが示される。さらに比例積分（PI）動作を追加することで、閉ループ性能をさらに向上させることができる。I制御器およびPI制御器の両方のパラメータは、安定性、性能、およびロバスト性の観点から最適化された。さらに、機械式ECWランチャーが閉ループ性能に及ぼす影響を、現実的なケースについて調査した。ランチャーダイナミクスが、現在の実験における達成可能な閉ループ性能に深刻な影響を及ぼすことが示される。