Control of coupled transport in Tokamak plasmas

Commande de transport couplé dans les plasmas Tokamak

Bojan Mavkov (1)

1 GIPSA-SLR - GIPSA - Systèmes linéaires et robustesse

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 two1D resistive diffusion equations. In this thesis two kinds of control models are obtained. The first is a first-principle 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 dor 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.

Mots clés: Automatic; Control; Modelling; Fusion; Tokamak

Mots clés: Automatique; Modelisation; Controle; Fusion; Tokamak

Domaines: Automatique / Robotique

Bojan Mavkov. Control of coupled transport in Tokamak plasmas. Automatic. Université Grenoble Alpes, 2017. English. ⟨NNT : 2017GREAT004⟩. ⟨tel-01483998v2⟩