Control of Coupled Transport in Tokamak Plasmas
Contrôle de Transport Couplé Dans les Plasmas Tokamak
Résumé
The objective of this thesis is to propose new methods for analysis and
control of partial differential equations that describe the coupling between the transport
models of the electron pressure (density multiplied by the temperature) and the magnetic
flux in the tokamak plasma. The coupled system is presented by two 1D resistive diffusion
equations. In this thesis two kinds of control models are obtained. The first is a firstprinciple
driven model and the second one is the data-driven model obtained using system
identification techniques. The control design is based on an infinite dimensional setting
using Lyapunov analysis. Composite control is designed using singular perturbation theory
to divide the fast from the slow component. All the theoretical work is implemented and
benchmarked in advanced physics based on simulations using plasma simulator for DIII-D,
ITER and TCV tokamaks
L’objectif de cette thèse est le développement de nouvelles méthodes
d’analyse et de commande pour une classe d’équations aux dérivées partielles couplées
permettant de modéliser le transport combiné du flux magnétique et de la pression (produit
de la densité et de la température) dans les plasmas tokamak. Le système couplé est
représenté par deux équations 1D de diffusion résistive. Dans cette thèse, on a obtenu deux
types de modèles: le premier repose sur des principes physiques et le second exploite les
données obtenues en utilisant des techniques d’identification des systèmes. La conception
de commande est basée sur l’etude en dimension infinie en utilisant l’analyse de Lyapunov.
Le contrôle composite est synthétisé en utilisant la théorie des perturbations singulières
pour isoler la composante rapide de la composante lente. Tout le travail théorique est
implémenté et testé dans des simulations basées sur la physique avancée en utilisant le
simulateur de plasma pour les tokamaks DIII-D, ITER et TCV.