Simultaneous regulation of multiple properties in next-generation tokamaks like ITER and fusion pilot plant may require the integration of different plasma control algorithms. Such integration requires the conversion of individual controller commands into physical actuator requests while accounting for the coupling between different plasma properties. This work proposes a tokamak and scenario-agnostic actuator-sharing algorithm (ASA) to perform the above-mentioned command-request conversion and, hence, integrate multiple plasma controllers. The proposed algorithm implicitly solves a quadratic programming (QP) problem formulated to account for the saturation limits and the relation between the controller commands and physical actuator requests. Since the constraints arising in the QP program are linear, the proposed ASA is highly computationally efficient and can be implemented in the tokamak plasma control system in real time. Furthermore, the proposed algorithm is designed to handle real-time changes in the control objectives and actuators' availability. Nonlinear simulations carried out using the Control Oriented Transport SIMulator illustrate the effectiveness of the proposed algorithm in achieving multiple control objectives simultaneously.
ITERや核融合パイロットプラントのような次世代トカマクにおける複数の特性の同時調整は、異なるプラズマ制御アルゴリズムの統合を必要とするかもしれない。そのような統合には、異なるプラズマ特性間の連成を考慮しながら、個々の制御器指令を物理的なアクチュエータ要求に変換することが必要である。本研究は、上述の指令-要求変換を実行し、それによって複数のプラズマ制御器を統合するための、トカマクおよびシナリオに依存しないアクチュエータ共有アルゴリズム（ASA）を提案する。提案アルゴリズムは、飽和限界と、制御器指令と物理的アクチュエータ要求との間の関係を考慮して定式化された二次計画法（QP）問題を暗黙的に解く。QP問題において生じる制約は線形であるため、提案するASAは計算効率が非常に高く、トカマクプラズマ制御システムにリアルタイムで実装することができる。さらに、提案アルゴリズムは、制御目的とアクチュエータの利用可能性のリアルタイムの変化に対処するように設計されている。制御指向輸送シミュレータ（Control Oriented Transport SIMulator）を用いて実施した非線形シミュレーションは、複数の制御目的を同時に達成する上での提案アルゴリズムの有効性を示している。