JPH0772277A - プラズマ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】コイル電流計測値に基づいてプラズマ位置形状
を推定してプラズマ位置形状推定値２０を出力するプラ
ズマ位置形状推定手段１８と、プラズマ位置形状観測手
段１９によってプラズマ位置形状計測値１５が異常と観
測されたときプラズマ位置形状推定値２０をプラズマ位
置形状制御手段１２へプラズマ位置形状帰還値２３とし
て出力する信号切換手段２２を備えた。 【効果】プラズマ位置形状計測値が異常となってもプラ
ズマ制御を継続できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、トカマク型核融合装置
における磁場を制御するプラズマ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、トカマク型核融合装置のプラズ
マ位置形状制御系制御ブロックを図２６に示す。

【０００３】図中、プラズマ制御装置は、コイル電流負
帰還によるコイル電流制御部分（第１の制御ループ）
と、その外側に形成されるプラズマ位置形状負帰還によ
るプラズマ位置形状制御部分（第２の制御ループ）とで
構成される。この第１の制御ループと第２の制御ループ
とは共に、フィードバック制御を行うが、前者は後者よ
り速い制御追従性を持つ。すなわち、プラズマ１００の
変化に比べて第１の制御ループは十分に速い制御を行
う。それに比べて、第２の制御ループは、プラズマ１０
０の変化と同程度の速さで制御を行う。

【０００４】プラズマ位置形状目標値１４は、プラズマ
計測プローブ１７ａ〜１７ｍとプラズマ位置形状算出手
段１６とによって求められるプラズマ位置形状計測値１
５を負帰還信号として加算器４０で差をとった後、プラ
ズマ位置形状制御手段１２に入力される。プラズマ位置
形状制御手段１２は、入力信号に基づいて所要のプラズ
マ位置形状を維持するためのプラズマ位置形状指令値１
１を計算し、プラズマ位置形状・コイル電流変換手段１
０によって電流目標値９に変換して出力する。

【０００５】電流目標値９は、電流検出器２と電流計測
器８とによって求められる電流計測値７を負帰還信号と
して加算器４１で差をとった後、コイル電流制御手段５
に入力される。コイル電流制御手段５は、入力信号に基
づいて所要の電流値を維持するための各々のコイル１ａ
〜１ｎに対する電圧指令値４ａ〜４ｎを計算し出力す
る。

【０００６】電源３ａ〜３ｎは、各々の電圧指令値４ａ
〜４ｎに従って所要の電圧値を出力し各々のコイル１ａ
〜１ｎに電流を供給する。プラズマ１００は、複数個の
コイル１ａ〜１ｎによって形成される磁場に従いその位
置形状を変化させる。

【０００７】図２６に示す従来装置の制御ブロックを数
学モデルで示すと、図２７のようになる。

【０００８】ここで、プラズマ位置形状はｍ個のデータ
で特定されると仮定する。この場合、これに付随して、
プラズマ位置形状目標値ベクトルＹｒｅｆ１４、プラズ
マ位置形状偏差ベクトルＹｄｅｆ１３、プラズマ位置形
状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１、プラズマ位置形状計測
値ベクトルＹｍｓ１５は、次の式（１）〜（４）で示す
ｍ次のベクトルとなる。

【０００９】

【数１】

【００１０】次に、コイル１の数をｎ個とすると、それ
に対応して電源３、電流検出器２、電流計測器８それぞ
れの数もｎ個となる。また、電圧指令値ベクトルＶｃｏ
ｍ４、電流偏差ベクトルＩｄｅｆ６、電流目標値ベクト
ルＩｒｅｆ９、電流計測値ベクトルＩｍｓ７、コイル電
流値ベクトルＩ３１、電源出力電圧ベクトルＶ３２は、
次の式（５）〜（１０）に示すｎ次のベクトルとなる。

【００１１】

【数２】

【００１２】プラズマ位置形状目標値ベクトルＹｒｅｆ
１４は、プラズマ計測プローブ１７とプラズマ位置形状
算出手段１６とによって求められたプラズマ位置形状計
測値ベクトルＹｍｓ１５を帰還信号として差をとった
後、プラズマ位置形状偏差ベクトルＹｄｅｆ１３がプラ
ズマ位置形状制御手段１２に入力される。プラズマ位置
形状制御手段１２では、数学モデル上ではベクトルＦｐ
で表され、プラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１
１を計算し出力する。

【００１３】以上のプラズマ位置形状偏差ベクトルＹｄ
ｅｆ１３とプラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１
１とは次の式（１１）と式（１２）に示される。

【００１４】

【数３】

【００１５】次に、プラズマ位置形状指令値ベクトルＹ
ｃｏｍ１１は、プラズマ位置形状・コイル電流変換手段
１０により電流目標値ベクトルＩｒｅｆ９に変換され
る。ここで、プラズマ位置形状・コイル電流変換手段１
０は、次のような役割を持つ。

【００１６】すなわち、制御モデル上で想定しているプ
ラズマについて、ある位置形状を与えた場合、当該形状
を実現するためのコイル電流値ベクトルＩ３１は必ず存
在し、しかも、プラズマ位置形状の変動範囲が微小であ
るならば、プラズマ位置形状とコイル電流との関係は線
形になる。

【００１７】このような関係をプラズマ位置形状・コイ
ル電流変換手段１０によって、行列ベクトルＨｉｎｖで
表され、次の式（１３）で示される。

【００１８】

【数４】

【００１９】電流目標値ベクトルＩｒｅｆ９は、電流検
出器２と電流計測器８とによって求められた電流計測値
ベクトルＩｍｓ７を帰還信号として加算器４１で差をと
った後、コイル電流制御手段５に電流偏差ベクトルＩｄ
ｅｆ６が入力される。さらに、コイル電流制御手段５
は、入力信号に基づいて所要の電流値を維持するための
電圧指令値ベクトルＶｃｏｍ４を計算する。

【００２０】以上の電流計測値ベクトルＩｍｓ７とベク
トルＦｃで表される電圧指令値ベクトルＶｃｏｍ４は、
次の式（１４）、（１５）で示される。

【００２１】

【数５】

【００２２】電源３は、ベクトルＫｔで表示され、前記
電圧指令値ベクトルＶｃｏｍ４に従って、所要の電圧値
を出力し、コイル１に電流を供給し、図２７のベクトル
Ａは、複数のコイルとプラズマとから形成される電気回
路を表され、入力を電圧、出力を電流とし両者を関係づ
けるものである。

【００２３】また、ベクトルＫｄは電流検出器２と電流
計測器８とからなる計測系の伝達特性を表すものであ
る。

【００２４】上記した電源出力電圧ベクトルＶ３２、コ
イル電流値ベクトルＩ３１、電流計測値ベクトルＩｍｓ
７は、次の式（１６）〜（１８）で示される。

【００２５】

【数６】

【００２６】プラズマ１００は、複数のコイル１によっ
て形成される磁場に従い、その位置形状を変化させ平衡
状態に至る。図２７中のベクトルＨは、あるコイル電流
を与えた場合に平衡状態となるプラズマのプラズマ位置
形状を算出するものである。コイル電流の想定範囲が微
小な領域であるならば、コイル電流とプラズマ位置形状
とは線形な関係で表される。

【００２７】なお、図２７中のベクトルＨは、プラズマ
位置形状そのものではなく、プラズマ位置形状計測値と
コイル電流とを関係づけるものとして表現し、プラズマ
位置形状計測値ベクトルＹｍｓは、次の式（１９）で示
される。

【００２８】

【数７】

【００２９】ところで、従来装置では、コイル電流制御
手段５はコイル電流について非干渉制御を行うことを前
提条件としている。すなわち、電流目標値ベクトルＩｒ
ｅｆ９に対してコイル同志の相互インダクタンスが、あ
たかも消滅したかのようにコイル電流値ベクトルＩ３１
が流れるような制御を行うことを想定している。

【００３０】この場合、図２７に示す数学モデルは、図
２８のように置き換えられる。

【００３１】ここで、ベクトルＵは、理想的には単位行
列となるが、現実には１次遅れ対角行列となるようにコ
イル電流制御手段５は設計され、コイル電流値ベクトル
Ｉ３１、ベクトルＵは次の式（２０）、（２１）に示さ
れる。

【００３２】

【数８】

【００３３】式（２０）は、ラプラス変換形で表現され
ているが、微分方程式により時間領域であらわすと次の
式（２２）に示される。

【００３４】

【数９】

【００３５】従って、図２８を時間領域で表すと、上記
式（２２）から図２９のように表すことができる。

【００３６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の装置では、プラズマ位置形状制御が不能となっ
たり、円滑な制御ができない場合があるという問題があ
る。

【００３７】まず、第一には、プラズマ計測プローブ１
７は、高温の環境下で、しかも、強力な放射線および電
磁波にさらされるため故障する可能性が極めて高い。こ
のため、一度プラズマ計測プローブ１７が故障すると、
プラズマ計測が不能となり、プラズマ位置形状計測値１
５が得られず、結果的に、プラズマ制御ができなくなる
という問題がある。このことは、核融合システム全体の
運転が不可能となることを意味し、システム全体の信頼
性に影響を与えることとなっていた。

【００３８】第二には、プラズマ計測プローブ１７は、
上記のように過酷な環境で用いるためプラズマ位置形状
計測値１５には、雑音等の妨害要素が多く含まれてい
る。従って、正確なプラズマ位置形状計測値１５が得ら
れないため、円滑なプラズマ制御ができないという問題
がある。

【００３９】そこで、本発明は、プラズマ位置形状が計
測不可能となったときにもプラズマ制御を可能とすると
共に、雑音等に妨害されることなく円滑なプラズマ制御
を可能とするプラズマ制御装置を提供することを目的と
する。

【００４０】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、トカマク
型核融合装置内のプラズマ位置形状がその目標値となる
ように前記トカマク型核融合装置内の磁場を複数個のコ
イルに流れる電流を調節して制御するプラズマ制御装置
において、トカマク型核融合装置内で計測された複数の
プラズマ位置形状計測値をプラズマ位置形状計測値負帰
還値としてそれぞれ負帰還し、そのプラズマ位置形状目
標値との偏差に基づいてプラズマ位置形状がプラズマ位
置目標値となるようにプラズマ位置形状指令値を出力す
るプラズマ位置形状制御手段と、トカマク型核融合装置
内の磁場を発生させる複数個のコイル電流計測値をそれ
ぞれ負帰還しプラズマ位置形状指令値に基づくコイル電
流目標値との偏差に基づいて複数個のコイルの電流がそ
のコイル電流目標値になるように制御するコイル電流制
御手段と、プラズマ位置形状計測値が異常か否かを観測
するプラズマ位置形状観測手段と、コイル電流計測値に
基づいてプラズマ位置形状を推定してプラズマ位置形状
推定値を出力するプラズマ位置形状推定手段と、プラズ
マ位置形状観測手段による観測結果に応じてプラズマ位
置形状計測値の代わりにプラズマ位置形状推定値をプラ
ズマ位置形状負帰還値として出力する信号切換手段とを
設けるようにしたものである。

【００４１】第２の発明は、トカマク型核融合装置内の
プラズマ位置形状がその目標値となるようにトカマク型
核融合装置内の磁場を複数個のコイルに流れる電流を調
節して制御するプラズマ制御装置において、トカマク型
核融合装置内で計測された複数のプラズマ位置形状計測
値をプラズマ位置形状計測値負帰還値としてそれぞれ負
帰還し、そのプラズマ位置形状目標値との偏差に基づい
てプラズマ位置形状がプラズマ位置目標値となるように
プラズマ位置形状指令値を出力するプラズマ位置形状制
御手段と、トカマク型核融合装置内の磁場を発生させる
複数個のコイル電流計測値をそれぞれ負帰還しプラズマ
位置形状指令値に基づくコイル電流目標値との偏差に基
づいて複数個のコイルの電流がそのコイル電流目標値に
なるように制御するコイル電流制御手段と、プラズマ位
置形状計測値が異常か否かを観測するプラズマ位置形状
観測手段と、コイル電流計測値とプラズマ位置形状指令
値とに基づいてプラズマ位置形状を推定してプラズマ位
置形状推定値を出力するプラズマ位置形状推定手段と、
プラズマ位置形状観測手段による観測結果に応じてプラ
ズマ位置形状計測値に代えて、プラズマ位置形状推定値
をプラズマ位置形状負帰還値として出力する信号切換手
段とを設けるようにしたものである。

【００４２】第３の発明は、トカマク型核融合装置内の
プラズマ位置形状がその目標値となるようにトカマク型
核融合装置内の磁場を複数個のコイルに流れる電流を調
節して制御するプラズマ制御装置において、トカマク型
核融合装置内で計測された複数のプラズマ位置形状計測
値をプラズマ位置形状計測値負帰還値としてそれぞれ負
帰還し、そのプラズマ位置形状目標値との偏差に基づい
てプラズマ位置形状がプラズマ位置目標値となるように
プラズマ位置形状指令値を出力するプラズマ位置形状制
御手段と、トカマク型核融合装置内の磁場を発生させる
複数個のコイル電流計測値をそれぞれ負帰還しプラズマ
位置形状指令値に基づくコイル電流目標値との偏差に基
づいて複数個のコイルの電流がそのコイル電流目標値に
なるように制御するコイル電流制御手段と、プラズマ位
置形状計測値のそれぞれについて異常か否かを観測する
プラズマ位置形状観測手段と、このプラズマ位置形状観
測手段によりいずれかが異常とされたとき対応するプラ
ズマ位置形状計測値を除外して残りの正常とされたプラ
ズマ位置形状計測値とプラズマ位置形状指令値とに基づ
いてプラズマ位置形状を推定してプラズマ位置形状推定
値を出力するプラズマ位置形状推定手段と、プラズマ位
置形状観測手段による観測結果に応じてプラズマ位置形
状計測値に代えて、プラズマ位置形状推定値をプラズマ
位置形状負帰還値として出力する信号切換手段とを設け
るようにしたものである。

【００４３】第４の発明は、トカマク型核融合装置内の
プラズマ位置形状がその目標値となるようにトカマク型
核融合装置内の磁場を複数個のコイルに流れる電流を調
節して制御するプラズマ制御装置において、トカマク型
核融合装置内で計測された複数のプラズマ位置形状計測
値をプラズマ位置形状計測値負帰還値としてそれぞれ負
帰還し、そのプラズマ位置形状目標値との偏差に基づい
てプラズマ位置形状がプラズマ位置目標値となるように
プラズマ位置形状指令値を出力するプラズマ位置形状制
御手段と、トカマク型核融合装置内の磁場を発生させる
複数個のコイル電流計測値をそれぞれ負帰還しプラズマ
位置形状指令値に基づくコイル電流目標値との偏差に基
づいて複数個のコイルの電流がそのコイル電流目標値に
なるように制御するコイル電流制御手段と、プラズマ位
置形状計測値のそれぞれについて異常か否かを観測する
プラズマ位置形状観測手段と、このプラズマ位置形状観
測手段によりいずれかが異常とされたとき対応するプラ
ズマ位置形状計測値を除外して残りの正常とされたプラ
ズマ位置形状計測値とプラズマ位置形状指令値とに基づ
いてプラズマ位置形状を推定してプラズマ電流計測値と
位置形状推定値を出力するプラズマ位置形状推定手段
と、プラズマ位置形状観測手段による観測結果に応じて
プラズマ位置形状計測値に代えてプラズマ位置形状推定
値をプラズマ位置形状負帰還値として出力する信号切換
手段とを設けるようにしたものである。

【００４４】第５の発明は、トカマク型核融合装置内の
プラズマ位置形状がその目標値となるようにトカマク型
核融合装置内の磁場を複数個のコイルに流れる電流を調
節して制御するプラズマ制御装置において、トカマク型
核融合装置内で計測された複数のプラズマ位置形状計測
値をプラズマ位置形状計測値負帰還値としてそれぞれ負
帰還し、そのプラズマ位置形状目標値との偏差に基づい
てプラズマ位置形状がプラズマ位置目標値となるように
プラズマ位置形状指令値を出力するプラズマ位置形状制
御手段と、トカマク型核融合装置内の磁場を発生させる
前記複数個のコイル電流計測値をそれぞれ負帰還し前記
プラズマ位置形状指令値に基づくコイル電流目標値との
偏差に基づいて複数個のコイルの電流がそのコイル電流
目標値になるように制御するコイル電流制御手段と、プ
ラズマ位置形状計測値に重畳する雑音を濾波すると共
に、プラズマ位置形状を推定してプラズマ位置形状推定
値をプラズマ位置形状制御手段へプラズマ位置形状負帰
還値として出力するプラズマ位置形状推定手段とを設け
るようにしたものである。

【００４５】第６の発明は、トカマク型核融合装置内の
プラズマ位置形状がその目標値となるようにトカマク型
核融合装置内の磁場を複数個のコイルに流れる電流を調
節して制御するプラズマ制御装置において、トカマク型
核融合装置内で計測された複数のプラズマ位置形状計測
値をプラズマ位置形状計測値負帰還値として負帰還し、
そのプラズマ位置形状目標値との偏差に基づいてプラズ
マ位置形状がプラズマ位置目標値となるようにプラズマ
位置形状指令値を出力するプラズマ位置形状制御手段
と、トカマク型核融合装置内の磁場を発生させる複数個
のコイル電流計測値をそれぞれ負帰還しプラズマ位置形
状指令値に基づくコイル電流目標値との偏差に基づいて
複数個のコイルの電流がそのコイル電流目標値になるよ
うに制御するコイル電流制御手段と、プラズマ位置形状
計測値のそれぞれについて異常か否かを観測するプラズ
マ位置形状観測手段と、このプラズマ位置形状観測手段
によりいずれかが異常とされたとき対応するプラズマ位
置形状計測値を除外して残りの正常とされたプラズマ位
置形状計測値に重畳する雑音を濾波すると共に、プラズ
マ位置形状を推定してプラズマ位置形状推定値をプラズ
マ位置形状計測値の代わりにプラズマ位置形状負帰還値
として出力するプラズマ位置形状推定手段とを設けるよ
うにしたものである。

【００４６】

【作用】第１の発明は、プラズマ位置形状推定手段によ
り、コイル電流計測値に基づいてプラズマ位置形状が推
定されプラズマ位置形状推定値が出力される。プラズマ
位置形状計測値が異常と観測されたときプラズマ位置形
状計測値に代えてプラズマ位置形状推定手段により推定
されたプラズマ位置形状推定値がプラズマ位置形状制御
手段へプラズマ位置形状負帰還値として出力される。こ
の場合、一部の異常のプラズマ位置形状計測値のみを前
記プラズマ位置形状推定値で代替することもできるため
に全体としてプラズマ位置形状負帰還値の誤差を減少さ
せることができる。従って、プラズマ位置形状計測値が
異常の場合や計測不能の場合でも代替のプラズマ位置形
状推定値よってプラズマ制御を継続するでき、プラズマ
制御の中断を回避することができる。

【００４７】第２の発明は、プラズマ位置形状推定手段
によってコイル電流計測値とプラズマ位置形状指令値と
に基づいてプラズマ位置形状が推定されプラズマ位置形
状推定値が出力される。プラズマ位置形状計測値が異常
と観測されたとき、プラズマ位置形状計測値に代えてプ
ラズマ位置形状推定手段により推定されたプラズマ位置
形状推定値がプラズマ位置形状制御手段へプラズマ位置
形状負帰還値として出力される。この場合、一部の異常
のプラズマ位置形状計測値のみを前記プラズマ位置形状
推定値で代替し、他は正常なプラズマ位置形状計測値を
用いることもできるために全体としてプラズマ位置形状
負帰還値の誤差を減少させることができる。しかも、コ
イル電流計測値だけでなくプラズマ位置形状指令値と一
緒にして、プラズマ位置形状推定値が求められるため精
度が高い。従って、プラズマ位置形状計測値が異常の場
合でも、精度の高いプラズマ位置形状推定値が得られる
ためプラズマ制御を停止することなく、継続制御するこ
とができる。

【００４８】第３の発明は、プラズマ位置形状観測手段
によりいずれかが異常とされたとき対応するプラズマ位
置形状計測値を除外して残りの正常とされたプラズマ位
置形状計測値とプラズマ位置形状指令値とに基づいてプ
ラズマ位置形状が推定されプラズマ位置形状推定値がプ
ラズマ位置形状計測値の代わりにプラズマ位置形状制御
手段へプラズマ位置形状負帰還値として出力される。こ
の場合、一部の異常のプラズマ位置形状計測値のみをプ
ラズマ位置形状推定値の代替として他の正常なプラズマ
位置形状計測値を用いることもできるために全体として
プラズマ位置形状負帰還値の精度が良い。従って、プラ
ズマ位置形状計測値の一部が異常の場合でもプラズマ位
置形状指令値を用いてプラズマ位置形状推定値が得られ
るためプラズマ制御を停止することなく、継続制御する
ことができる。

【００４９】第４の発明は、プラズマ位置形状観測手段
によりいずれかが異常とされたとき対応するプラズマ位
置形状計測値を除外して残りの正常とされたプラズマ位
置形状計測値とプラズマ位置形状指令値と電流計測値と
に基づいてプラズマ位置形状が推定されプラズマ位置形
状推定値がプラズマ位置形状計測値の代わりにプラズマ
位置形状制御手段へプラズマ位置形状負帰還値として出
力される。この場合、一部の異常のプラズマ位置形状計
測値のみをプラズマ位置形状推定値の代替として他の正
常なプラズマ位置形状計測値が用いることもできるため
に全体としてプラズマ位置形状負帰還値の精度が良い。
従って、プラズマ位置形状計測値の一部が異常の場合で
もプラズマ位置形状指令値を用いてプラズマ位置形状推
定値が得られるためプラズマ制御を停止することなく、
継続制御することができる。

【００５０】第５の発明は、プラズマ位置形状推定手段
によりプラズマ位置形状計測値に重畳する雑音が濾波さ
れる共に、プラズマ位置形状が推定されプラズマ位置形
状推定値がプラズマ位置形状制御手段へプラズマ位置形
状負帰還値として出力される。これにより、プラズマ位
置形状計測値に重畳する雑音が濾波されてプラズマ位置
形状推定値が得られるから従来装置に比べ安定した制御
ができる。

【００５１】第６の発明は、プラズマ位置形状観測手段
によりいずれかが異常とされたとき対応するプラズマ位
置形状計測値を除外して残りの正常とされたプラズマ位
置形状計測値に重畳する雑音が濾波されてプラズマ位置
形状が推定されプラズマ位置形状推定値がプラズマ位置
形状制御手段へプラズマ位置形状負帰還値として出力さ
れる。従って、プラズマ位置形状計測値の一部が異常の
場合でもプラズマ位置形状指令値を用いてプラズマ位置
形状推定値が得られるためプラズマ制御を停止すること
なく、継続制御することができる。しかも、従来装置に
比べ安定した制御ができる。

【００５２】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００５３】図１は、本発明の第１実施例を示すプラズ
マ制御装置の構成図であり、従来例を示す図１３と同一
符号は、同一部分または相当部分を示している。

【００５４】図において、複数個からなるコイル１ａ〜
１ｎは、本実施例において、１４組が配置され、これに
対応して電流検出器２が設けられている。電源３は、コ
イル１ａ〜１ｎを駆動するもので、対応して配置されて
いる。

【００５５】コイル電流制御手段５は、１４組ある電源
３に対してそれぞれ独立に電圧指令値ベクトルＶｃｏｍ
４として出力するものである。電流計測器８は、電流検
出器２に対応して設けられ電流計測値ベクトルＩｍｓ７
を出力するものである。

【００５６】加算器４１は、電流目標値ベクトルＩｒｅ
ｆ９と負帰還信号としての電流計測値ベクトルＩｍｓ７
との偏差を求め、この偏差を電流偏差ベクトルＩｄｅｆ
６としてコイル電流制御手段５に入力するものである。

【００５７】以上、コイル電流の負帰還により構成され
る制御ループ（第１の制御ループ）では、コイル電流の
非干渉制御を行っている。すなわち、第１の制御ループ
内において、コイル電流制御手段５は電流目標値ベクト
ルＩｒｅｆ９に対して１４組のコイル同志のインダクタ
ンスがあたかも消滅したかのようにコイル電流を流すよ
うな制御を行う。

【００５８】なお、電流目標値ベクトルＩｒｅｆ９と電
流計測値ベクトルＩｍｓ７と電流偏差ベクトルＩｄｅｆ
６とは、それぞれ１４次のベクトルである。また、電圧
指令値ベクトルＶｃｏｍ４も１４次のベクトルで、ベク
トルＶｃｏｍのｉ番目の要素は、電源３のｉ番目のもの
に対する電圧指令である。

【００５９】プラズマ位置形状・コイル電流変換手段１
０は、プラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１を
電流目標値ベクトルＩｒｅｆ９に変換するものである。
プラズマ位置形状制御手段１２は、プラズマ位置形状の
指令をプラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１と
して出力するものである。

【００６０】プラズマ位置形状算出手段１６は、プラズ
マ計測プローブ１７の計測値を入力してプラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５を出力するものである。加
算器４０は、プラズマ位置形状目標値ベクトルＹｒｅｆ
と後述するプラズマ位置形状帰還値２３との偏差を求
め、これをプラズマ位置形状偏差ベクトルＹｄｅｆ１３
としてプラズマ位置形状制御手段１２に出力するもので
ある。

【００６１】以上説明した部分は、図２７に示した従来
装置とほぼ同等であり、第１実施例では、プラズマ位置
形状推定手段１８とプラズマ位置形状観測手段１９と信
号切換手段２２とを付加している。

【００６２】ここで、プラズマ位置形状推定手段１８
は、電流計測値ベクトルＩｍｓ７からプラズマ位置形状
を推定し、プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０
として出力するものである。プラズマ位置形状観測手段
１９は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を
観測し当該値が正常か否かを判定し、その結果をプラズ
マ位置形状観測結果２１として出力するものである。信
号切換手段２２は、プラズマ位置形状観測結果２１に従
って一括して切替えて、プラズマ位置形状計測値ベクト
ルＹｍｓ１５またはプラズマ位置形状推定値ベクトル
［Ｙ］２０のいずれか一方のみをプラズマ位置形状帰還
値ベクトルＹｆｂ２３として出力するものである。

【００６３】次に、プラズマ位置形状推定手段１８につ
いて詳細に説明する。

【００６４】プラズマ位置形状の推定は、系を構成する
物理系よりコイル電流からプラズマ位置形状が一意に決
定するという事実を利用している。すなわち、従来装置
の数学モデルである図２９において、コイル電流とプラ
ズマ位置形状計測値１５との物理的関係は、行列ベクト
ルＨで表わされる。従って、上記物理的関係を模擬する
ため、行列ベクトルＨあるいは、その近似な行列を使用
した数値計算を外部で行わせる。

【００６５】プラズマ位置形状推定手段１８は、上記し
た物理的関係を模擬してプラズマ位置形状推定値ベクト
ル［Ｙ］２０を推定する。

【００６６】これによって、図２９に示す従来装置の数
学モデルに対応して第１実施例の数学モデルは図２に示
される。

【００６７】なお、本実施例のプラズマ位置形状は、次
の５種類の値、つまり、円柱環状のプラズマの内径Ｚｉ
ｎ、円柱環状のプラズマの外径Ｚｏｕｔ、垂直方向の位
置Ｚｐ、プラズマ電流Ｉｐ、ポロイダルベータ値βｐと
した。

【００６８】従って、プラズマ位置形状に関係するベク
トル、すなわち、プラズマ位置形状目標値ベクトルＹｒ
ｅｆ１４、プラズマ位置形状偏差ベクトルＹｄｅｆ１
３、プラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１、プ
ラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５、プラズマ位
置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０、プラズマ位置形状帰
還値ベクトルＹｆｂ２３は５次ベクトルである。

【００６９】次に、第１実施例の作用を図１に基づいて
説明する。

【００７０】まず、プラズマ位置形状観測手段１９で
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を時々
刻々観測する。この観測で観測結果が正常な場合には、
プラズマ位置形状観測結果２１が正常として信号切換手
段２２に通知される。

【００７１】この場合、信号切換手段２２は、プラズマ
位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５をそのまま、プラズ
マ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として出力する。
従って、制御系の動作は、図２６に示す従来装置と同等
となり、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５に
よる制御ループが形成される。

【００７２】一方、プラズマ位置形状観測手段１９の観
測結果が異常な場合には、プラズマ位置形状観測結果２
１が異常として信号切換手段２２に通知される。

【００７３】この場合、当該信号切換手段２２では、プ
ラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０をプラズマ位
置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として出力する。制御
系の動作は、従来装置とは異なり、プラズマ位置形状推
定値ベクトル［Ｙ］２０による制御ループが形成され
る。

【００７４】ここで、プラズマ位置形状観測手段１９に
よる処理を図３を参照して説明する。

【００７５】まず、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の各要素について、それぞれ上限値、下限値を
予め決めておき、次の式（２３）が成立するか否かをチ
ェックする（処理３０１）。

【００７６】

【数１０】

【００７７】上記式（２３）がすべて成立する時は正常
とする。一つでも成立しないものが存在する時は異常と
判断する（判断３０２）。この判断で正常とされた場合
は、プラズマ位置形状観測結果２１は正常とする（処理
３０３）。この判断で異常とされた場合は、プラズマ位
置形状観測結果２１は異常とする（処理３０４）。

【００７８】プラズマ位置形状観測手段１９は、以上の
処理を時々刻々繰り返す（３０１）〜（３０４）。

【００７９】なお、プラズマ位置形状推定手段１８は、
制御対象が動作している間は、必要、不必要にかかわら
ず、常に、プラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形
状推定値ベクトル［Ｙ］２０として値を算出する。

【００８０】以上第１実施例によれば、プラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５が異常な場合でも、制御対
象の物理系を模擬し、プラズマ位置形状を推定し制御系
を維持することができるため、プラズマ制御を続けるこ
とが可能である。

【００８１】なお、第１実施例では、コイル電流制御手
段５、プラズマ位置形状・コイル電流変換手段１０、プ
ラズマ位置形状制御手段１２、プラズマ位置形状算出手
段１６、プラズマ位置形状観測手段１９、信号切換手段
２２は電子計算機と機能プログラムにより実現したが、
専用ハードウエアによって実現することも可能である。

【００８２】また、第１実施例では、プラズマ位置形状
計測値ベクトルＹｍｓ１５が異常な場合すべてプラズマ
位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０に置き換えるように
したが、正常なものは計測値を使い異常なもののみ推定
値を使うようにしてもよい。

【００８３】次に、図４は本発明の第２実施例を示すプ
ラズマ制御装置の構成図である。

【００８４】従来例を示す図２６と異なる点は、プラズ
マ位置形状推定手段１８Ａとプラズマ位置形状観測手段
１９と信号切換手段２２を追設していることで、第１実
施例と異なる点は、プラズマ位置形状推定手段１８の構
成を異にし、プラズマ位置形状推定手段１８Ａとしたこ
とである。

【００８５】プラズマ位置形状推定手段１８Ａは、第１
実施例においては、電流計測値ベクトルＩｍｓ７のみで
推定したが、第２実施例においては、電流計測値ベクト
ルＩｍｓ７とプラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ
１１とからプラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形
状推定値ベクトル［Ｙ］２０として出力するものであ
る。プラズマ位置形状観測手段１９は、プラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５を観測し、当該値が正常か
否かを判定し、その結果をプラズマ位置形状観測結果２
１として出力するものである。信号切換手段２２は、プ
ラズマ位置形状観測結果２１に従って一括切替え、プラ
ズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５またはプラズマ
位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０のいずれか一方のみ
をプラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として出
力するものである。

【００８６】次に、プラズマ位置形状推定手段１８Ａの
構成について詳細に説明する。

【００８７】プラズマ位置形状推定手段１８Ａは、従来
装置の数学モデルである図２９において、ルーエンバー
ガ（Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ）の状態観測器を追加したも
のである。すなわち、本実施例の数学モデルである図５
に示す通り、制御対象を模擬することにより、制御対象
の状態であるコイル電流値ベクトルＩ３１の推定と、制
御対象の出力であるプラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の推定とを行い、最終的にプラズマ位置形状推
定値ベクトルＹ２０を出力する。図５の行列ベクトルＧ
は、推定誤差を減衰させるためのゲインを表わし、解析
的、実験的に数値は求められる。

【００８８】なお、第２実施例のプラズマ位置形状は、
第１実施例と同様に下記の５種類の値、すなわち、円柱
環状のプラズマの内径Ｚｉｎ、円柱環状のプラズマの外
径Ｚｏｕｔ、垂直方向の位置Ｚｐ、プラズマ電流Ｉｐ、
ポロイダルベータ値βｐとした。従って、プラズマ位置
形状に関係するベクトル、すなわち、プラズマ位置形状
目標値ベクトルＹｒｅｆ１４、プラズマ位置形状偏差ベ
クトルＹｄｅｆ１３、プラズマ位置形状指令値ベクトル
Ｙｃｏｍ１１、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ
１５、プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０、プ
ラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３は５次のベク
トルである。

【００８９】次に、第２実施例の作用を図４に基づいて
説明する。

【００９０】まず、プラズマ位置形状観測手段１９で
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を時々
刻々観測する。この観測結果が正常な場合には、プラズ
マ位置形状観測結果２１が正常として信号切換手段２２
に通知される。

【００９１】この場合、当該信号切換手段２２は、プラ
ズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５をそのまま、プ
ラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として出力す
る。この場合の制御系の動作は、図２６に示す従来装置
に同等となり、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ
１５による制御ループが形成される。

【００９２】一方、プラズマ位置形状観測手段１９の観
測結果が異常な場合には、プラズマ位置形状観測結果２
１が異常として信号切換手段２２に通知される。

【００９３】この場合、当該信号切換手段２２では、プ
ラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０プラズマ位置
形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として出力する。この場
合、従来装置とは異なり、プラズマ位置形状推定値ベク
トル［Ｙ］２０による制御ループが形成される。

【００９４】以上のプラズマ位置形状観測手段１９によ
る処理は、前述した第１実施例とほぼ同様である。

【００９５】すなわち、図３を参照して説明すると、ま
ず、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の各要
素について、それぞれ上限値、下限値を予め決めてお
き、次の式（２４）が成立するか否かチェックする（処
理３０１）。

【００９６】

【数１１】

【００９７】上記式（２４）がすべて成立する時は正常
とし、一つでも成立しないものが存在する時は異常と判
断する（判断３０２）。この判断で正常とされた場合
は、プラズマ位置形状観測結果２１は正常とする（処理
３０３）。この判断で異常とされた場合は、プラズマ位
置形状観測結果２１は異常とする（処理３０４）。プラ
ズマ位置形状観測手段１９は以上の処理を時々刻々繰り
返す（３０１）〜（３０４）。

【００９８】なお、プラズマ位置形状推定手段１８は、
第１実施例と同様に制御対象が動作している間は、必
要、不必要にかかわらず、常に、プラズマ位置形状を推
定し、プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０とし
て値を算出する。

【００９９】以上第２実施例では、プラズマ位置形状計
測値ベクトルＹｍｓ１５の一部分が異常な場合でも、正
常な計測値を使ってルーエンバーガの状態観測器を動作
させ、プラズマ位置形状を推定し制御系を維持すること
ができるため、プラズマ位置形状制御運転を続けること
が可能である。

【０１００】なお、第２実施例では、第１実施例と同様
にコイル電流制御手段５、プラズマ位置形状・コイル電
流変換手段１０、プラズマ位置形状制御手段１２、プラ
ズマ位置形状算出手段１６、プラズマ位置形状観測手段
１９、信号切換手段２２は電子計算機と機能プログラム
により実現したが、専用ハードウエアによって実現する
ことも可能である。

【０１０１】また、第２実施例では、プラズマ位置形状
計測値ベクトルＹｍｓ１５が異常な場合すべてプラズマ
位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０に置き換えるように
したが、正常なものは計測値を使い異常なもののみ推定
値を使うようにしてもよい。

【０１０２】次に、図６は本発明の第３実施例を示すプ
ラズマ制御装置の構成図である。

【０１０３】従来例を示す図２６と異なる点は、プラズ
マ位置形状推定手段１８Ｂとプラズマ位置形状観測手段
１９Ａと信号切換手段２２を追設していることであり、
第１実施例と異なる点は、プラズマ位置形状推定手段１
８とプラズマ位置形状観測手段１９との構成を異にして
プラズマ位置形状推定手段１８Ｂとプラズマ位置形状観
測手段１９Ａとしたことである。

【０１０４】プラズマ位置形状推定手段１８Ｂは、異常
のプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を除外し
て、プラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１と正
常なプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５とから
プラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形状推定値ベ
クトル［Ｙ］２０として出力するものである。プラズマ
位置形状観測手段１９Ａは、プラズマ位置形状計測値１
５を観測し、当該値が正常か否かを判定すると共に、正
常なものとを区別するために、異常のものを特定をして
その結果をプラズマ位置形状観測結果２１として出力さ
れるものである。信号切換手段２２は、プラズマ位置形
状観測結果２１に従って一括して切替え、プラズマ位置
形状計測値ベクトルＹｍｓ１５またはプラズマ位置形状
推定値ベクトル［Ｙ］２０のいずれか一方のみをプラズ
マ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として出力するも
のである。

【０１０５】次に、プラズマ位置形状推定手段１８Ｂの
処理について説明する。

【０１０６】プラズマ位置形状推定手段１８Ｂは、従来
装置の数学モデルである図２９において、ルーエンバー
ガ（Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ）の状態観測器を追加したも
のである。第３実施例では、数学モデルである図７に示
す通り、制御対象を模擬することにより、制御対象の状
態であるコイル電流値ベクトルＩ３１の推定と、制御対
象の出力であるプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ
１５の推定とを行い、最終的にプラズマ位置形状推定値
ベクトル［Ｙ］２０を出力する。図７に示す行列ベクト
ルＧは、推定誤差を減衰させるためのゲインをあらわ
し、解析的、実験的に数値は求められる。

【０１０７】また、図７に示す行列Ｐは、プラズマ位置
形状観測結果２１に従ってプラズマ位置形状計測値ベク
トルＹｍｓ１５の正常なものを残し異常なものを除外す
るものである。

【０１０８】なお、第３実施例のプラズマ位置形状は、
第１実施例と同様の下記の５種類の値、すなわち、円柱
環状のプラズマの内径Ｚｉｎ、円柱環状のプラズマの外
径Ｚｏｕｔ、垂直方向の位置Ｚｐ、プラズマ電流Ｉｐ、
ポロイダルベータ値βｐとした。従って、プラズマ位置
形状に関係するベクトル、すなわち、プラズマ位置形状
目標値ベクトルＹｒｅｆ１４、プラズマ位置形状偏差ベ
クトルＹｄｅｆ１３、プラズマ位置形状指令値ベクトル
Ｙｃｏｍ１１、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ
１５、プラズマ位置形状推定値ベクトルＹ２０、プラズ
マ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３は５次のベクトル
である。

【０１０９】次に、第３実施例の作用を図６に基づいて
説明する。

【０１１０】まず、プラズマ位置形状観測手段１９Ａで
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を時々
刻々観測する。この観測結果が正常な場合には、プラズ
マ位置形状観測結果２１が正常として信号切換手段２２
とプラズマ位置形状推定手段１８Ｂとに通知される。

【０１１１】この場合、当該信号切換手段２２は、プラ
ズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５をそのまま、プ
ラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として出力す
る。この場合、図２６に示す従来装置に同等となり、プ
ラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５による制御ル
ープが形成される。

【０１１２】プラズマ位置形状推定手段１８Ｂは、行列
Ｐの内容を次の式（２５）で示す５×５の単位行列とす
る。

【０１１３】

【数１２】

【０１１４】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｂは、次の式（２６）で示すプラズマ位置形状計測値ベ
クトルＹｍｓ１５の全ての要素についてプラズマ位置形
状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１に基づいて真の推定をす
る。

【０１１５】

【数１３】

【０１１６】一方、プラズマ位置形状観測手段１９Ａの
観測結果が異常な場合には、プラズマ位置形状観測結果
２１が信号切換手段２２とプラズマ位置形状推定手段１
８Ｂとに通知される。

【０１１７】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｂは、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の要
素のうち異常なものを零とするために行列Ｐ内容を作り
変える。

【０１１８】すなわち、次の式（２７）で示す行列Ｐを
５×５の対角行列（対角成分以外は零）を次の処理をす
る。

【０１１９】

【数１４】

【０１２０】例えば、２番目の要素が異常で他は正常の
とき、行列ＰはＰ２２が零となり、次の式（２８）に示
される。

【０１２１】

【数１５】

【０１２２】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｂは、異常な計測値を除去し残りの正常な計測値とプラ
ズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１とを用いて除
去した計測値を含めて、全ての要素について真の値の推
定を行う。

【０１２３】このようにプラズマ位置形状観測手段１９
Ａからのプラズマ位置形状観測結果２１に対応してプラ
ズマ位置形状推定手段１８Ｂは、内部の構成を変化さ
せ、常に、最適な推定を行うことが可能である。また、
信号切換手段２２は、プラズマ位置形状推定値ベクトル
［Ｙ］２０をプラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２
３として出力する。この場合、従来装置と異なり、プラ
ズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０による制御ルー
プが形成される。

【０１２４】次に、プラズマ位置形状観測手段１９Ａの
観測結果算出論理と処理について図８を参照して説明す
る。

【０１２５】まず、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の各要素について、それぞれ上限値、下限値を
予め決めておき、次の式（２９）についてチェックをす
る（処理４０１）。

【０１２６】

【数１６】

【０１２７】上記式（２９）の各要素のすべてが成立す
る時は正常とし、一つでも成立しないものが存在する時
は異常と判断する（判断４０２）。この判断で正常と判
断された場合は、プラズマ位置形状観測結果２１は正常
とする（処理４０３）。

【０１２８】この判断で異常とされた場合は、プラズマ
位置形状観測結果２１は異常とし、いずれが異常なのか
を特定し通知する（処理４０４）。

【０１２９】プラズマ位置形状観測手段１９Ａは、以上
の処理を時々刻々繰り返す（４０１）〜（４０４）。

【０１３０】なお、プラズマ位置形状推定手段１８Ｂ
は、制御対象が動作している間は、必要、不必要にかか
わらず常にプラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形
状推定値ベクトル［Ｙ］２０として値を算出するものと
した。

【０１３１】以上第３実施例によれば、プラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５の一部分が異常な場合で
も、ルーエンバーガの状態観測器の構成を変化させ正常
な計測値のみでルーエンバーガの状態観測器を動作させ
る。そして、プラズマ位置形状を推定し制御系を維持す
ることができるため、プラズマ位置形状制御運転を続け
ることが可能である。

【０１３２】なお、第３実施例では、第１実施例と同様
に、コイル電流制御手段５、プラズマ位置形状・コイル
電流変換手段１０、プラズマ位置形状制御手段１２、プ
ラズマ位置形状算出手段１６、プラズマ位置形状観測手
段１９、信号切換手段２２は電子計算機と機能プログラ
ムにより実現したが、専用ハードウエアによって実現す
ることも可能である。

【０１３３】また、第３実施例では、プラズマ位置形状
計測値ベクトルＹｍｓ１５が異常な場合すべてプラズマ
位置形状推定値ベクトルＹ２０に置き換えるようにした
が、正常なものは計測値を使い異常なもののみ推定値を
使うようにしても良い。

【０１３４】次に、図９は本発明の第４実施例を示すプ
ラズマ制御装置の構成図である。

【０１３５】従来例を示す図２６と異なる点は、プラズ
マ位置形状推定手段１８Ｃを追設している点である。

【０１３６】プラズマ位置形状推定手段１８Ｃは、雑音
の重畳しているプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ
１５から雑音を濾波し、プラズマ位置形状を推定し、プ
ラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０として出力す
るものである。

【０１３７】次に、プラズマ位置形状推定手段１８Ｃの
構造について、具体的に説明すると、プラズマ位置形状
推定手段１８Ｃは、従来装置の数学モデルである図２９
において、いわゆるカルマンフィルタを追設するように
している。すなわち、第４実施例の数学モデルである図
１０に示すように、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５に含まれる雑音ベクトルＷ３５を濾波し、プラ
ズマ位置形状の推定を行い最終的にプラズマ位置形状推
定値ベクトル［Ｙ］２０を出力する。

【０１３８】ここで、ベクトルＧはゲインを表し、次の
式（３０）で求められる行列であり、関連して次の式
（３１）が成立つ。

【０１３９】

【数１７】

【０１４０】なお、第４実施例でのプラズマ位置形状
は、第１実施例と同様で下記の５種類の値、すなわち、
円柱環状のプラズマの内径Ｚｉｎ、円柱環状のプラズマ
の外径Ｚｏｕｔ、垂直方向の位置Ｚｐ、プラズマ電流Ｉ
ｐ、ポロイダルベータ値βｐとした。従って、プラズマ
位置形状に関係するベクトル、すなわち、プラズマ位置
形状目標値ベクトルＹｒｅｆ１４、プラズマ位置形状偏
差ベクトルＹｄｅｆ１３、プラズマ位置形状指令値ベク
トルＹｃｏｍ１１、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５、プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２
０、は５次のベクトルである。

【０１４１】次に、第４実施例の作用を図９に基づいて
説明する。

【０１４２】まず、プラズマ位置形状推定手段１８Ｃで
は、雑音の重畳したプラズマ位置形状計測値１５を使用
して、プラズマ位置形状が推定されると共に、雑音の濾
波とプラズマ位置形状値の推定とが同時に行われる。こ
れにより、常に雑音を濾波した状態のプラズマ位置形状
値が帰還される。従って、安定したプラズマ位置形状制
御がされる。

【０１４３】以上第４実施例によれば、プラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５に重畳している雑音をカル
マンフィルタにより濾波しプラズマ位置形状を推定し帰
還値とすることができるため従来装置に比べて安定した
プラズマ位置形状制御を行うことが可能となる。

【０１４４】なお、本実施例では、第１実施例と同様に
コイル電流制御手段５、プラズマ位置形状・コイル電流
変換手段１０、プラズマ位置形状制御手段１２、プラズ
マ位置形状算出手段１６は電子計算機と機能プログラム
により実現したが、専用ハードウエアによって実現する
ことも可能である。

【０１４５】次に、図１１は本発明の第５実施例を示す
プラズマ制御装置の構成図である。

【０１４６】従来例を示す図２６と異なる点は、プラズ
マ位置形状観測手段１９Ａとプラズマ位置形状推定手段
１８Ｄとを追設している点であり、第５実施例が第４実
施例と異なる点はプラズマ位置形状観測手段１９Ａを追
設し、プラズマ位置形状推定手段１８Ｃの代わりにプラ
ズマ位置形状推定手段１８Ｄを設けたことである。

【０１４７】プラズマ位置形状推定手段１８Ｄは、異常
なものを除外して正常な雑音の重畳しているプラズマ位
置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５から雑音を濾波し、プ
ラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形状推定値ベク
トル［Ｙ］２０として出力するものである。プラズマ位
置形状観測手段１９Ａは、プラズマ位置形状計測値１５
を観測し、当該値が正常か否かを判定すると共に、正常
な値と異常なものと区別するために、異常なものを特定
をしてその通知がプラズマ位置形状観測結果２１として
出力するものである。

【０１４８】プラズマ位置形状推定手段１８Ｄの構成に
ついて具体的に説明すると、第４実施例と同様に従来装
置の数学モデルである図２９において、いわゆるカルマ
ンフィルタを追加するようにしている。本実施例の数学
モデルである図１２に示すように、プラズマ位置形状計
測値ベクトルＹｍｓ１５に含まれる雑音ベクトルＷ３５
を濾波し、プラズマ位置形状の推定を行い、最終的にプ
ラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０を出力する。

【０１４９】ここで、行列Ｇは、ゲインを表し、次の式
（３２）で求められる行列であり、関連して次の式（３
３）が成立つ。

【０１５０】

【数１８】

【０１５１】また、行列Ｐは、プラズマ位置形状観測結
果２１に従ってプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ
１５の正常なものを残し異常なものを除外する行列であ
る。なお、実施例でのプラズマ位置形状は、第１実施例
と同様に下記の５種類の値、すなわち、円柱環状のプラ
ズマの内径Ｚｉｎ、円柱環状のプラズマの外径Ｚｏｕ
ｔ、垂直方向の位置Ｚｐ、プラズマ電流Ｉｐ、ポロイダ
ルベータ値βｐとした。従って、プラズマ位置形状に関
係するベクトル、すなわち、プラズマ位置形状目標値ベ
クトルＹｒｅｆ１４、プラズマ位置形状偏差ベクトルＹ
ｄｅｆ１３、プラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ
１１、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５、プ
ラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０は５次のベク
トルである。

【０１５２】次に、第５実施例の作用を図１１に基づい
て説明する。

【０１５３】まず、プラズマ位置形状推定手段１８Ｄで
は、雑音の重畳したプラズマ位置形状計測値１５を使用
して、プラズマ位置形状が推定されると共に、雑音の濾
波とプラズマ位置形状値の推定とが同時に行われる。こ
れにより、常に雑音を濾波した状態のプラズマ位置形状
値が帰還される。すなわち、プラズマ位置形状推定手段
１８Ｄを設けることにより安定したプラズマ位置形状制
御がされる。

【０１５４】プラズマ位置形状観測手段１９Ａでは、プ
ラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５が時々刻々観
測される。このとき観測結果が正常な場合には、プラズ
マ位置形状観測結果２１がプラズマ位置形状推定手段１
８Ｄに通知される。

【０１５５】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｄは、行列Ｐの内容を次の式（３４）の５×５の単位と
する。

【０１５６】

【数１９】

【０１５７】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｄは、次の式（３５）で示されるプラズマ位置形状計測
値ベクトルＹｍｓ１５のうちの全ての要素について雑音
の濾波を行い真の値の測定を行う。

【０１５８】

【数２０】

【０１５９】プラズマ位置形状観測手段１９Ａの観測結
果が異常な場合には、プラズマ位置形状観測結果２１が
プラズマ位置形状推定手段１８Ｄに通知される。この場
合、プラズマ位置形状推定手段１８Ｄは、プラズマ位置
形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の要素のうち異常なもの
を零とするため、行列Ｐ内容を作り変える。

【０１６０】すなわち、次の式（３６）で示されるベク
トルＰは、５×５の対角行列（対角成分以外は零）とす
る。

【０１６１】

【数２１】

【０１６２】例えば、要素の２番目が異常で他は正常の
とき行列Ｐは、Ｐ２２が零となり、次の式（３７）とな
る。

【０１６３】

【数２２】

【０１６４】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｄは、異常な計測値を除去し、残りの正常な計測値につ
いて濾波を行い、さらに、除去した計測値も含めて全て
について真の値の推定を行う。

【０１６５】なお、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の要素すべてが異常となった場合、行列Ｐは零
行列となり、その結果、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｄが正常な動作を行うことができなくなる。このとき、
プラズマ位置形状観測手段１９Ａから通知されるプラズ
マ位置形状観測結果２１に基づいてプラズマ位置形状推
定手段１８Ｄでは、状況に合わせて内部の構成を変化さ
せ、常に最適な濾波と推定とが行われる。

【０１６６】ここで、プラズマ位置形状観測手段１９Ａ
の処理は図８に示すように第３実施例とほぼ同様であ
る。

【０１６７】すなわち、プラズマ位置形状計測値ベクト
ルＹｍｓ１５の各要素について、それぞれ上限値、下限
値を予め決めておき、次の式（３８）が成立するか否か
チェックする（処理４０１）。

【０１６８】

【数２３】

【０１６９】上記式（３８）がすべて成立する時は正常
とし、一つでも成立しないものが存在するときは異常と
判断する（判断４０２）。この判断で正常とされた場合
は、プラズマ位置形状観測結果２１は正常とする（処理
４０３）。この判断で異常とされた場合は、プラズマ位
置形状観測結果２１は異常とし、各要素のうちいずれか
が異常なのかを特定し通知する（処理４０４）。プラズ
マ位置形状観測手段１９は、以上の処理を時々刻々繰り
返す（４０１）〜（４０４）。

【０１７０】以上第５実施例によれば、プラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５に重畳している雑音をカル
マンフィルタにより濾波し、プラズマ位置形状を推定し
帰還値とすることができるため、従来装置に比べて安定
したプラズマ位置形状制御を行うことが可能となる。

【０１７１】また、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の一部分が異常な場合でも、カルマンフィルタ
の構成を変化させ、正常な計測値のみでカルマンフィル
タを動作させプラズマ位置形状を推定し、制御系を維持
することができるため、プラズマ位置形状制御運転を続
けることが可能である。

【０１７２】なお、第５実施例では、第１実施例と同様
にコイル電流制御手段５、プラズマ位置形状・コイル電
流変換手段１０、プラズマ位置形状制御手段１２、プラ
ズマ位置形状算出手段１６、プラズマ位置形状観測手段
１９は電子計算機と機能プログラムにより実現したが、
専用ハードウエアによって実現することも可能である。

【０１７３】次に、図１３は本発明の第６実施例を示す
プラズマ制御装置の構成図である。

【０１７４】第６実施例が従来例を示す図２６と異なる
点は、プラズマ位置形状推定手段１８とプラズマ位置形
状観測手段１９Ａと信号切換手段２２Ａとを追設したこ
とであり、第６実施例が第１実施例と異なる点は、信号
切換手段２２とプラズマ位置形状観測手段１９との構成
と異にして信号切換手段２２Ａとプラズマ位置形状観測
手段１９Ａとしたことである。

【０１７５】ここで、プラズマ位置形状推定手段１８
は、第１実施例と同様に電流計測値ベクトルＩｍｓ７か
らプラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形状推定値
ベクトル［Ｙ］２０として出力するものである。プラズ
マ位置形状観測手段１９Ａは、プラズマ位置形状計測値
ベクトルＹｍｓ１５を観測し当該値が正常か否かを判定
し、その結果をプラズマ位置形状観測結果２１として出
力するものである。信号切換手段２２Ａは、プラズマ位
置形状観測結果２１の正常または異常に応じて、プラズ
マ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５またはプラズマ位
置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０のいずれかをベクトル
の要素それぞれに対してプラズマ位置形状帰還値ベクト
ルＹｆｂ２３として出力するものである。

【０１７６】次に、信号切換手段２２Ａについて詳細に
説明する。

【０１７７】信号切換手段２２Ａは、図１５に示すよう
にプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５とプラズ
マ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０とを入力し、それ
ぞれに対応する要素毎にいずれか一方を選択スイッチ２
５により選択可能となるように構成されている。この選
択スイッチ２５は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５またはプラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］
２０の次数分だけ存在し、その選択結果をプラズマ位置
形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として出力する。

【０１７８】選択スイッチ２５の切換は、信号切換判断
部２４からの信号で行われ、この信号切換判断部２４
は、プラズマ位置形状観測結果２１を受けた後、その内
容を読み取り、プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ
２３を構成する要素毎にそれぞれ独立に、プラズマ位置
形状計測値ベクトルＹｍｓ１５とプラズマ位置形状推定
値ベクトル［Ｙ］２０とのいずれを選択するのかを決定
した後に選択スイッチ２５を操作する。

【０１７９】図１４では、ｍ個の要素のうち、２番目の
要素のみ推定値を選択し、残りは計測値を選択している
様子を表している。

【０１８０】なお、プラズマ位置形状推定手段１８は、
第１実施例で説明したと同様に物理的関係を模擬してプ
ラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０を推定し、図
２９に示す従来装置の数学モデルに対応して第６実施例
の数学モデルは図１４に示すようになっている。

【０１８１】また、第６実施例のプラズマ位置形状は、
次の５種類の値、つまり、円柱環状のプラズマの内径Ｚ
ｉｎ、円柱環状のプラズマの外径Ｚｏｕｔ、垂直方向の
位置Ｚｐ、プラズマ電流Ｉｐ、ポロイダルベータ値βｐ
とした。

【０１８２】従って、プラズマ位置形状に関係するベク
トル、すなわち、プラズマ位置形状目標値ベクトルＹｒ
ｅｆ１４、プラズマ位置形状偏差ベクトルＹｄｅｆ１
３、プラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１、プ
ラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５、プラズマ位
置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０、プラズマ位置形状帰
還値ベクトルＹｆｂ２３は５次ベクトルである。

【０１８３】次に、第６実施例の作用を図１３に基づい
て説明する。

【０１８４】まず、プラズマ位置形状観測手段１９で
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を時々
刻々観測する。この観測では、Ｙｍｓのすべてについて
正常か否かを判定し、この判定結果がプラズマ位置形状
観測結果２１として信号切換手段２２Ａに通知される。

【０１８５】上記判定でプラズマ位置形状計測値ベクト
ルＹｍｓ１５の要素の全てが正常の場合、信号切換手段
２２Ａは、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５
をそのまま、プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２
３として出力する。従って、制御系の動作は、図２６に
示す従来装置とほぼ同等となり、プラズマ位置形状計測
値ベクトルＹｍｓ１５による制御ループが形成される。

【０１８６】一方、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の要素のうち異常なものが存在する場合、信号
切換手段２２Ａは、前記異常な要素を除外すると共に、
プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０を選択利用
して、出力ベクトルであるところのプラズマ位置形状帰
還値ベクトルＹｆｂ２３を成立させ負帰還制御ループを
形成する。上記のプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍ
ｓ１５とプラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０と
の信号選択論理は、図１５に示した信号切換判断部２４
内に存在する。

【０１８７】次に、信号切換判断部２４の処理を図１６
を参照して説明する。

【０１８８】まず、信号切換判断部２４では、プラズマ
位置形状観測手段１９からプラズマ位置形状観測結果２
１を通知として受け取り、その内容を読み取る（処理５
０１）。

【０１８９】次に、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の各要素を次の式（３９）とプラズマ位置形状
推定値ベクトル［Ｙ］２０の各要素を次の式（４０）と
プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３の各要素を
次の式（４１）で表すとする。

【０１９０】

【数２４】

【０１９１】そして、プラズマ位置形状計測値ベクトル
Ｙｍｓ１５が正常か否かを各要素毎に判断する（処理５
０２，判断５０３）。この判断で正常の場合次の式（４
２）のように処理する（処理５０４）。

【０１９２】

【数２５】

【０１９３】逆に、異常の場合には、次の式（４３）の
ように処理する（処理５０５）。

【０１９４】

【数２６】

【０１９５】以上の処理がｍ個全てについて関連づけが
終了したら、上記関連づけに従ってｍ個の選択スイッチ
が切換えられる（処理５０６〜処理５０７）。

【０１９６】次に、プラズマ位置形状観測手段１９Ａの
処理を図１７を参照して説明する。

【０１９７】まず、プラズマ位置形状観測手段１９Ａ
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の各要
素を読み取る（処理６０１）

【０１９８】次に、順次各要素について次の式（４４）
が成立するか判断する（処理６０２，処理６０３）。

【０１９９】

【数２７】

【０２００】上記式（４４）が成立すれば、正常とし、
式（４４）が不成立のとき異常とする（処理６０４，処
理６０５）。全ての要素について正常か異常かの判断が
終了した後、その結果をプラズマ位置形状観測結果２１
として外部へ通知する（処理６０６〜処理６０８）。プ
ラズマ位置形状観測手段１９Ａは、以上の処理を時々刻
々繰り返す。

【０２０１】なお、プラズマ位置形状推定手段１８は、
制御対象が動作している間は、必要、不必要に係わら
ず、常にプラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形状
推定値ベクトル［Ｙ］２０として値を算出するものとす
る。

【０２０２】以上、第６実施例によれば、プラズマ位置
形状計測値ベクトルＹｍｓ１５が異常な場合でも、制御
対象の物理系を模擬し、プラズマ位置形状を推定し、そ
の推定値を計測値の代替とすることにより、プラズマ位
置形状の負帰還制御系を維持することが可能となる。す
なわち、プラズマ位置形状制御運転を続行することがで
きる。

【０２０３】なお、第６実施例では、コイル電流制御手
段５、プラズマ位置形状・コイル電流変換手段１０、プ
ラズマ位置形状制御手段１２、プラズマ位置形状算出手
段１６、プラズマ位置形状推定手段１８、プラズマ位置
形状観測手段１９Ａ、信号切換手段２２Ａは電子計算機
と機能プログラムにより実現したが、専用ハードウェア
によって実現することも可能である。

【０２０４】また。第６実施例では、信号切換手段２２
Ａに設ける信号切換判断部２４の信号選択論理は、図１
６に示すように、プラズマ位置形状推定値ベクトル
［Ｙ］２０よりもプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍ
ｓ１５を優先して選択するようにしたが、必ずしもこれ
に拘束されない。ある条件のもとでは、推定値を優先さ
せたほうが良い場合もあり、この部分の推論は様々な形
態のものが可能である。

【０２０５】また、プラズマ位置形状観測手段１９Ａで
の観測結果算出論理は、第６実施例ではプラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５の各要素毎にその大きさに
よって正常か異常かを判断するようにしたが、これ以外
の算出論理も可能で、複数の要素から総合的に判断する
ような方法もある。

【０２０６】さらに、第６実施例では、プラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５が正常な場合でも、プラズ
マ位置形状推定手段１８を動作させるようにしたが、こ
の場合は必ずしも当該推定値が必要とは限らないので、
場合によっては推定値の計算を休止することも可能であ
る。

【０２０７】次に、図１８は本発明の第７実施例を示す
プラズマ制御装置の構成図である。

【０２０８】第７実施例が従来例を示す図２６と異なる
点は、プラズマ位置形状推定手段１８Ｅとプラズマ位置
形状観測手段１９Ａと信号切換手段２２Ａとを追設した
ことであり、第７実施例が第２実施例と異なる点は、プ
ラズマ位置形状推定手段１８Ａの構成を異にしてプラズ
マ位置形状推定手段１８Ｅとしたことである。

【０２０９】ここで、プラズマ位置形状推定手段１８Ｅ
は、第２実施例と異なる数学モデルによって電流計測値
ベクトルＩｍｓ７とプラズマ位置形状指令値ベクトルＹ
ｃｏｍ１１とからプラズマ位置形状を推定し、プラズマ
位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０として出力するもの
である。プラズマ位置形状観測手段１９Ａは、プラズマ
位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を観測し当該値が正
常か否かを判定し、その結果をプラズマ位置形状観測結
果２１として出力するものである。信号切換手段２２Ａ
は、プラズマ位置形状観測結果２１の正常または異常に
応じて、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５ま
たはプラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０のいず
れか一方をベクトルの要素それぞれに対してプラズマ位
置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として出力するもので
ある。

【０２１０】次に、プラズマ位置形状推定手段１８Ｅ
は、従来装置の数学モデルである図２９において、ルー
エンバーガ（Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ）の状態観測器を追
加し、プラズマ位置形状推定手段１８Ｅとする。第７実
施例の数学モデルは図１９に示すように、制御モデル上
の状態を表わすコイル電流値ベクトルＩ３１の推定と、
制御モデル上の出力を表わすプラズマ位置形状計測値ベ
クトルＹｍｓ１５の推定とを行い、最終的にプラズマ位
置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０を出力する。ここで、
行列Ｇは推定誤差を減衰させるためのゲインを表わし、
解析的、実験的に数値は求められる。

【０２１１】

【０２１２】選択スイッチ２５の切換は、信号切換判断
部２４の信号で行われ、この信号切換判断部２４は、プ
ラズマ位置形状観測結果２１を受けた後、その内容を読
み取り、プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３を
構成する要素毎にそれぞれ独立に、プラズマ位置形状計
測値ベクトルＹｍｓ１５とプラズマ位置形状推定値ベク
トル［Ｙ］２０とのいずれを選択するのかを決定した後
に選択スイッチ２５を操作する。図１４では、ｍ個の要
素のうち、２番目の要素のみ推定値を選択し、残りは計
測値を選択している様子を表している。

【０２１３】また、第７実施例のプラズマ位置形状は、
次の５種類の値、つまり、円柱環状のプラズマの内径Ｚ
ｉｎ、円柱環状のプラズマの外径Ｚｏｕｔ、垂直方向の
位置Ｚｐ、プラズマ電流Ｉｐ、ポロイダルベータ値βｐ
とした。

【０２１４】従って、プラズマ位置形状に関係するベク
トル、すなわち、プラズマ位置形状目標値ベクトルＹｒ
ｅｆ１４、プラズマ位置形状偏差ベクトルＹｄｅｆ１
３、プラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１、プ
ラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５、プラズマ位
置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０、プラズマ位置形状帰
還値ベクトルＹｆｂ２３は５次ベクトルである。

【０２１５】次に、第７実施例の作用を図１８に基づい
て説明する。

【０２１６】まず、プラズマ位置形状観測手段１９Ａで
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を時々
刻々観測する。この観測では、Ｙｍｓのすべてについて
正常か否かを判定し、この判定結果がプラズマ位置形状
観測結果２１として信号切換手段２２Ａに通知される。

【０２１７】一方、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の要素のうち異常なものが存在する場合、信号
切換手段２２Ａは、前記異常な要素を除外すると共に、
プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０を選択利用
して、出力ベクトルであるところのプラズマ位置形状帰
還値ベクトルＹｆｂ２３を成立させ負帰還制御ループを
形成する。上記のプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍ
ｓ１５とプラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０と
の信号選択論理は、図１５に示した信号切換判断部２４
内に存在する。

【０２１８】次に、信号切換判断部２４の処理を図１６
を参照して説明する。

【０２１９】まず、信号切換判断部２４では、プラズマ
位置形状観測手段１９からプラズマ位置形状観測結果２
１を通知として受け取り、その内容を読み取る（処理５
０１）。

【０２２０】次に、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の各要素を次の式（４５）とプラズマ位置形状
推定値ベクトル［Ｙ］２０の各要素を次の式（４６）と
プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３の各要素を
次の式（４７）で表すとする。

【０２２１】

【数２８】

【０２２２】そして、プラズマ位置形状計測値ベクトル
Ｙｍｓ１５が正常か否かを各要素毎に判断する（処理５
０２，判断５０３）。この判断で正常の場合次の式（４
８）のように処理する（処理５０４）。

【０２２３】

【数２９】

【０２２４】逆に、異常の場合には、次の式（４９）の
ように処理する（処理５０５）。

【０２２５】

【数３０】

【０２２６】以上の処理がｍ個全てについて関連づけが
終了したら、上記関連づけに従ってｍ個の選択スイッチ
が切換えられる（処理５０６〜処理５０８）。

【０２２７】次に、プラズマ位置形状観測手段１９Ａの
処理を図１７を参照して説明する。

【０２２８】次に、プラズマ位置形状観測手段１９Ａ
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の各要
素を読み取る（処理６０１）

【０２２９】次に、順次各要素について次の式（５０）
が成立するか判断する（処理６０２，処理６０３）。

【０２３０】

【数３１】

【０２３１】上記式（５０）が成立すると正常とし、式
（５０）が不成立のとき異常とする（処理６０４，処理
６０５）。全ての要素について正常か異常かの判断が終
了した後、その結果をプラズマ位置形状観測結果２１と
して外部へ通知する（処理６０６〜処理６０８）。プラ
ズマ位置形状観測手段１９Ａは、以上の処理を時々刻々
繰り返す。

【０２３２】なお、プラズマ位置形状推定手段１８Ｅ
は、制御対象が動作している間は、必要、不必要に係わ
らず、常にプラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形
状推定値ベクトル［Ｙ］２０として値を算出するものと
する。

【０２３３】以上、第７実施例によれば、プラズマ位置
形状計測値ベクトルＹｍｓ１５が異常な場合でも、制御
対象の物理系を模擬し、プラズマ位置形状を推定し、そ
の推定値を計測値の代替とすることにより、プラズマ位
置形状の負帰還制御系を維持することが可能となる。す
なわち、プラズマ位置形状制御運転を続行することがで
きる。

【０２３４】なお、第７実施例では、コイル電流制御手
段５、プラズマ位置形状・コイル電流変換手段１０、プ
ラズマ位置形状制御手段１２、プラズマ位置形状算出手
段１６、プラズマ位置形状推定手段１８Ｅ、プラズマ位
置形状観測手段１９Ａ、信号切換手段２２Ａは電子計算
機と機能プログラムにより実現したが、専用ハードウェ
アによって実現することも可能である。

【０２３５】また。第７実施例では、信号切換手段２２
Ａに設ける信号切換判断部２４の信号選択論理は図１６
に示すように、プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］
２０よりもプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５
を優先して選択するようにしたが、必ずしもこれに拘束
されない。ある条件のもとでは、推定値を優先させたほ
うが良い場合もあり、この部分の推論は様々な形態のも
のが可能である。

【０２３６】また、プラズマ位置形状観測手段１９Ａで
の観測結果算出論理は、第７実施例ではプラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５の各要素毎にその大きさに
より正常か異常かを判断するようにしたが、これ以外の
算出論理も可能で、複数の要素から総合的に判断するよ
うな方法もある。

【０２３７】さらに、第７実施例では、プラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５が正常な場合でも、プラズ
マ位置形状推定手段１８Ｅを動作させるようにしたが、
この場合は必ずしも当該推定値が必要とは限らないの
で、場合によっては推定値の計算を休止することも可能
である。

【０２３８】次に、図２０は本発明の第８実施例を示す
プラズマ制御装置の構成図である。

【０２３９】第８実施例が従来例を示す図２６と異なる
点は、プラズマ位置形状推定手段１８Ａとプラズマ位置
形状観測手段１９Ａと信号切換手段２２Ａとを追設した
ことであり、第８実施例が第２実施例と異なる点は、信
号切換手段２２の構成を異にして信号切換手段２２Ａと
したことである。

【０２４０】ここで、プラズマ位置形状推定手段１８Ａ
は、電流計測値ベクトルＩｍｓ７とプラズマ位置形状指
令値ベクトルＹｃｏｍ１１とからプラズマ位置形状を推
定し、プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０とし
て出力するものである。プラズマ位置形状観測手段１９
Ａは、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を観
測し当該値が正常か否かを判定し、その結果をプラズマ
位置形状観測結果２１として出力するものである。信号
切換手段２２Ａは、プラズマ位置形状観測結果２１の異
常と正常に応じて、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５またはプラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］
２０のいずれか一方をベクトルの要素それぞれに対して
プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として出力
するものである。

【０２４１】次に、プラズマ位置形状推定手段１８Ａ
は、従来装置の数学モデルである図２９において、ルー
エンバーガ（Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ）の状態観測器を追
加し、プラズマ位置形状推定手段１８Ａとする。第８実
施例の数学モデルは、図２１に示すように、制御対象を
模擬することにより、制御モデル上の状態を表わすコイ
ル電流値ベクトルＩ３１の推定と、制御モデル上の出力
を表わすプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の
推定とを行い、最終的にプラズマ位置形状推定値ベクト
ル［Ｙ］２０を出力する。ここで、行列Ｇは推定誤差を
減衰させるためのゲインを表わし、解析的、実験的に数
値は求められる。

【０２４２】次に、信号切換手段２２Ａは、第６実施例
と同様であり、信号切換手段２２Ａは図１５に示すよう
にプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５とプラズ
マ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０とを入力し、それ
ぞれ対応する要素毎にいずれか一方を選択スイッチ２５
により選択可能となるように構成されている。

【０２４３】この選択スイッチ２５はプラズマ位置形状
計測値ベクトルＹｍｓ１５またはプラズマ位置形状推定
値ベクトル［Ｙ］２０の次数分だけ存在し、その選択結
果をプラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として
出力する。選択スイッチ２５の切換は信号切換判断部２
４からの信号で行われ、この信号切換判断部２４は、プ
ラズマ位置形状観測結果２１を受けた後、その内容を読
み取り、プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３を
構成する要素毎に独立に、プラズマ位置形状計測値ベク
トルＹｍｓ１５とプラズマ位置形状推定値ベクトル
［Ｙ］２０とのいずれかを選択するのかを決定した後に
選択スイッチ２５を操作する。図１４ではｍ個の要素の
うち、２番目の要素のみ推定値を選択し、残りは計測値
を選択している様子を表している。

【０２４４】また、第８実施例のプラズマ位置形状は、
次の５種類の値、つまり、円柱環状のプラズマの内径Ｚ
ｉｎ、円柱環状のプラズマの外径Ｚｏｕｔ、垂直方向の
位置Ｚｐ、プラズマ電流Ｉｐ、ポロイダルベータ値βｐ
とした。

【０２４５】従って、プラズマ位置形状に関係するベク
トル、すなわち、プラズマ位置形状目標値ベクトルＹｒ
ｅｆ１４、プラズマ位置形状偏差ベクトルＹｄｅｆ１
３、プラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１、プ
ラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５、プラズマ位
置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０、プラズマ位置形状帰
還値ベクトルＹｆｂ２３は５次ベクトルである。

【０２４６】次に、第８実施例の作用を図２０に基づい
て説明する。

【０２４７】まず、プラズマ位置形状観測手段１９Ａで
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を時々
刻々観測する。この観測では、Ｙｍｓのすべてについて
正常か否かを判定し、この判定結果がプラズマ位置形状
観測結果２１として信号切換手段２２Ａに通知される。

【０２４８】プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１
５の要素のうち異常なものが存在する場合、信号切換手
段２２Ａは、前記異常な要素を除外すると共に、プラズ
マ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０を選択利用して、
出力ベクトルであるところのプラズマ位置形状帰還値ベ
クトルＹｆｂ２３を成立させ負帰還制御ループを形成す
る。上記の、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１
５とプラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０との信
号選択論理は、図１５に示した信号切換判断部２４内に
存在する。

【０２４９】次に、信号切換判断部２４の処理を図１６
を参照して説明する。

【０２５０】まず、信号切換判断部２４では、プラズマ
位置形状観測手段１９Ａからプラズマ位置形状観測結果
２１を通知として受け取り、その内容を読み取る（処理
５１１）。

【０２５１】次に、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の各要素を次の式（５１）とプラズマ位置形状
推定値ベクトル［Ｙ］２０の各要素を次の式（５２）と
プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３の各要素を
次の式（５３）で表すとする。

【０２５２】

【数３２】

【０２５３】そして、プラズマ位置形状計測値ベクトル
Ｙｍｓ１５が正常か否かを各要素毎に判断する（処理５
０２，判断５０３）。この判断で正常の場合次の式（５
４）のように処理する（処理５０４）。

【０２５４】

【数３３】

【０２５５】逆に、異常の場合には、次の式（５５）の
ように処理する（処理５０５）。

【０２５６】

【数３４】

【０２５７】以上の処理がｍ個全てについて関連づけが
終了したら、上記関連づけに従ってｍ個の選択スイッチ
が切換えられる（処理５０６〜処理５０８）。

【０２５８】次に、プラズマ位置形状観測手段１９Ａの
処理を図１７を参照して説明する。

【０２５９】まず、プラズマ位置形状観測手段１９Ａ
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の各要
素を読み取る（処理６０１）

【０２６０】次に、順次各要素について次の式（５６）
が成立するか判断する（処理６０２，処理６０３）。

【０２６１】

【数３５】

【０２６２】上記式（５６）が成立すると正常とし、式
（５６）が不成立のとき異常とする（処理６０４，処理
６０５）。全ての要素について正常か異常かの判断が終
了した後、その結果をプラズマ位置形状観測結果２１と
して外部へ通知する（処理６０６〜処理６０８）。プラ
ズマ位置形状観測手段１９Ａは、以上の処理を時々刻々
繰り返す。

【０２６３】なお、プラズマ位置形状推定手段１８Ａ
は、制御対象が動作している間は、必要、不必要に係わ
らず、常にプラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形
状推定値ベクトル［Ｙ］２０として値を算出するものと
する。

【０２６４】以上、第８実施例によれば、プラズマ位置
形状計測値ベクトルＹｍｓ１５が異常な場合でも、制御
対象の物理系を模擬し、プラズマ位置形状を推定し、そ
の推定値を計測値の代替とすることにより、プラズマ位
置形状の負帰還制御系を維持することが可能となる。す
なわち、プラズマ位置形状制御運転を続行することがで
きる。

【０２６５】なお、第８実施例では、コイル電流制御手
段５、プラズマ位置形状・コイル電流変換手段１０、プ
ラズマ位置形状制御手段１２、プラズマ位置形状算出手
段１６、プラズマ位置形状推定手段１８Ａ、プラズマ位
置形状観測手段１９Ａ、信号切換手段２２Ａは電子計算
機と機能プログラムにより実現したが、専用ハードウェ
アによって実現することも可能である。

【０２６６】また、第８実施例では、信号切換手段２２
Ａに設ける信号切換判断部２４の信号選択論理は図１６
に示すように、プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］
２０よりもプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５
を優先して選択するようにしたが、必ずしもこれに拘束
されない。ある条件のもとでは、推定値を優先させた方
が良い場合もあり、この部分の推論は様々な形態のもの
が可能である。

【０２６７】また、プラズマ位置形状観測手段１９Ａで
の観測結果算出論理は、第８実施例ではプラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５の各要素毎にその大きさに
より正常か異常かを判断するようにしたが、これ以外の
算出論理も可能で、複数の要素から総合的に判断するよ
うな方法もある。

【０２６８】さらに、実施例では、プラズマ位置形状計
測値ベクトルＹｍｓ１５が正常な場合でも、プラズマ位
置形状推定手段１８Ａを動作させるようにしたが、この
場合は必ずしも当該推定値が必要とは限らないので、場
合によっては推定値の計算を休止することも可能であ
る。

【０２６９】次に、図２２は本発明の第９実施例を示す
プラズマ制御装置の構成図である。

【０２７０】第９実施例が従来例を示す図２６と異なる
点は、プラズマ位置形状推定手段１８Ｂとプラズマ位置
形状観測手段１９Ａと信号切換手段２２Ａとを追設した
ことであり、第９実施例が第３実施例と異なる点は、信
号切換手段２２の構成と異にして信号切換手段２２Ａと
したことである。

【０２７１】ここで、プラズマ位置形状推定手段１８Ｂ
は、第３実施例と同様にプラズマ位置形状指令値ベクト
ルＹｃｏｍ１１とプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍ
ｓ１５とからプラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置
形状推定値ベクトル［Ｙ］２０として出力するものであ
る。プラズマ位置形状観測手段１９Ａは、プラズマ位置
形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を観測し当該値が正常か
否かを判定し、その結果をプラズマ位置形状観測結果２
１として出力するものである。信号切換手段２２Ａは、
プラズマ位置形状観測結果２１の正常または異常に応じ
て、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５または
プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０のいずれか
一方をベクトルの要素それぞれに対してプラズマ位置形
状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として出力するものであ
る。

【０２７２】次に、プラズマ位置形状推定手段１８Ｂの
処理は、第３実施例と同様でプラズマ位置形状推定手段
１８Ｂは、従来装置の数学モデルである図２９におい
て、ルーエンバーガ（Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ）の状態観
測器を追加したものである。本実施例では、数学モデル
が図２３に示す通り、制御対象を模擬することにより、
制御対象の状態であるコイル電流値ベクトルＩ３１の推
定と、制御対象の出力であるプラズマ位置形状計測値ベ
クトルＹｍｓ１５の推定とを行い、最終的にプラズマ位
置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０を出力する。図２３に
示す行列Ｇは、推定誤差を減衰させるためのゲインをあ
らわし、解析的、実験的に数値は求められる。

【０２７３】また、図２３に示す行列Ｐは、プラズマ位
置形状観測結果２１に従ってプラズマ位置形状計測値ベ
クトルＹｍｓ１５の正常なものを残し異常なものを除外
するものである。

【０２７４】次に、信号切換手段２２Ａは、第６実施例
と同様で、信号切換手段２２Ａは図１５に示すようにプ
ラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５とプラズマ位
置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０とを入力し、それぞれ
対応する要素毎にいずれか一方を選択スイッチ２５によ
り選択可能となるように構成されている。

【０２７５】この選択スイッチ２５はプラズマ位置形状
計測値ベクトルＹｍｓ１５またはプラズマ位置形状推定
値ベクトル［Ｙ］２０の次数分だけ存在し、その選択結
果をプラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として
出力する。

【０２７６】選択スイッチ２５の切換は、信号切換判断
部２４からの信号で行われ、この信号切換判断部２４
は、プラズマ位置形状観測結果２１を受けた後、その内
容を読み取り、プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ
２３を構成する要素毎に独立に、プラズマ位置形状計測
値ベクトルＹｍｓ１５とプラズマ位置形状推定値ベクト
ル［Ｙ］２０とのいずれを選択するのかを決定した後に
選択スイッチ２５を操作する。図１４では、ｍ個の要素
のうち、２番目の要素のみ推定値を選択し、残りは計測
値を選択している様子を表している。

【０２７７】また、第９実施例のプラズマ位置形状は、
次の５種類の値、つまり、円柱環状のプラズマの内径Ｚ
ｉｎ、円柱環状のプラズマの外径Ｚｏｕｔ、垂直方向の
位置Ｚｐ、プラズマ電流Ｉｐ、ポロイダルベータ値βｐ
とした。

【０２７８】従って、プラズマ位置形状に関係するベク
トル、すなわち、プラズマ位置形状目標値ベクトルＹｒ
ｅｆ１４、プラズマ位置形状偏差ベクトルＹｄｅｆ１
３、プラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１、プ
ラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５、プラズマ位
置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０、プラズマ位置形状帰
還値ベクトルＹｆｂ２３は５次ベクトルである。

【０２７９】次に、第９実施例の作用を図２２に基づい
て説明する。

【０２８０】まず、プラズマ位置形状観測手段１９Ａで
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を時々
刻々観測し、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１
５の要素全てについて正常か異常かを判定し、その判定
結果をプラズマ位置形状観測結果２１として信号切換手
段２２Ａとプラズマ位置形状推定手段１８Ｂとに通知さ
れる。

【０２８１】プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１
５の要素全てが正常の場合に、当該信号切換手段２２Ａ
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５をその
まま、プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３とし
て出力する。この場合、図２６に示す従来装置とほぼ同
等となり、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５
による制御ループが形成される。

【０２８２】プラズマ位置形状推定手段１８Ｂは、行列
Ｐの内容を次の式（５７）で示す５×５の単位行列とす
る。

【０２８３】

【数３６】

【０２８４】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｂは、次の式（５８）で示すプラズマ位置形状計測値ベ
クトルＹｍｓ１５の全ての要素についてプラズマ位置形
状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１に基づいて真の推定をす
る。

【０２８５】

【数３７】

【０２８６】一方、プラズマ位置形状観測手段１９Ａの
観測結果が異常なものを含む場合には、プラズマ位置形
状観測結果２１が信号切換手段２２Ａとプラズマ位置形
状推定手段１８Ｂとに通知される。

【０２８７】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｂは、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の要
素のうち異常なものを零するために行列Ｐの内容を作り
変える。

【０２８８】すなわち、次の式（５９）で示す行列Ｐを
５×５の対角行列（対角成分以外は零）を次の処理をす
る。

【０２８９】

【数３８】

【０２９０】例えば、２番目の要素が異常で他は正常の
とき、行列ＰはＰ２２が零となり、次の式（６０）に示
される。

【０２９１】

【数３９】

【０２９２】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｂは、異常な計測値を除去し残りの正常な計測値とプラ
ズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１とを用いて除
去した計測値を含めて、全ての要素について真の値の推
定を行う。

【０２９３】このようにプラズマ位置形状観測手段１９
Ａからのプラズマ位置形状観測結果２１に対応してプラ
ズマ位置形状推定手段１８Ｂは、内部の構成を変化さ
せ、常に、最適な推定を行うことが可能である。また、
信号切換手段２２Ａは、前記異常な要素を除外すると共
に、プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０を利用
して、出力ベクトルであるプラズマ位置形状帰還値ベク
トルＹｆｂ２３を成立させ負帰還制御ループを形成す
る。

【０２９４】上記のプラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５とプラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０
との信号選択論理は、図１５に示した信号切換判断部２
４内に存在する。

【０２９５】次に、信号切換判断部２４の処理を図１６
を参照して説明する。

【０２９６】まず、信号切換判断部２４では、プラズマ
位置形状観測手段１９Ａからプラズマ位置形状観測結果
２１を通知として受け取り、その内容を読み取る（処理
５０１）。

【０２９７】次に、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の各要素を次の式（６１）とプラズマ位置形状
推定値ベクトル［Ｙ］２０の各要素を次の式（６２）と
プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３の各要素を
次の式（６３）で表すとする。

【０２９８】

【数４０】

【０２９９】そして、プラズマ位置形状計測値ベクトル
Ｙｍｓ１５が正常か否かを各要素毎に判断する（処理５
０２，判断５０３）。この判断で正常の場合次の式（６
４）のように処理する（処理５０４）。

【０３００】

【数４１】

【０３０１】逆に、異常の場合には、次の式（６５）の
ように処理する（処理５０５）。

【０３０２】

【数４２】

【０３０３】以上の処理がｍ個全てについて関連づけが
終了したら、上記関連づけに従ってｍ個の選択スイッチ
が切換えられる（処理５０６〜処理５０８）。

【０３０４】次に、プラズマ位置形状観測手段１９Ａの
処理を図１７を参照して説明する。

【０３０５】まず、プラズマ位置形状観測手段１９Ａ
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の各要
素を読み取る（処理６０１）

【０３０６】次に、順次各要素について次の式（６６）
が成立するか判断する（処理６０２，処理６０３）。

【０３０７】

【数４３】

【０３０８】上記式（６６）が成立すると正常とし、式
（６６）が不成立のとき異常とする（処理６０４，処理
６０５）。全ての要素について正常か異常かの判断が終
了した後、その結果をプラズマ位置形状観測結果２１と
して外部へ通知する（処理６０６〜処理６０８）。プラ
ズマ位置形状観測手段１９は、以上の処理を時々刻々繰
り返す。

【０３０９】なお、プラズマ位置形状推定手段１８Ｂ
は、制御対象が動作している間は、必要、不必要に係わ
らず、常にプラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形
状推定値ベクトル［Ｙ］２０として値を算出するものと
する。

【０３１０】以上、第９実施例によれば、プラズマ位置
形状計測値ベクトルＹｍｓ１５が異常な場合でも、制御
対象の物理系を模擬し、プラズマ位置形状を推定し、そ
の推定値を計測値の代替とすることにより、プラズマ位
置形状の負帰還制御系を維持することが可能となる。す
なわち、プラズマ位置形状制御運転を続行することがで
きる。

【０３１１】なお、第９実施例では、コイル電流制御手
段５、プラズマ位置形状・コイル電流変換手段１０、プ
ラズマ位置形状制御手段１２、プラズマ位置形状算出手
段１６、プラズマ位置形状推定手段１８Ｂ、プラズマ位
置形状観測手段１９Ａ、信号切換手段２２Ａは電子計算
機と機能プログラムにより実現したが、専用ハードウェ
アによって実現することも可能である。

【０３１２】また、第９実施例では、信号切換手段２２
Ａに設ける信号切換判断部２４の信号選択論理は図１６
に示すように、プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］
２０よりもプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５
を優先して選択するようにしたが、必ずしもこれに拘束
されない。ある条件のもとでは、推定値を優先させたほ
うが良い場合もあり、この部分の推論は様々な形態のも
のが可能である。

【０３１３】また、プラズマ位置形状観測手段１９Ａで
の観測結果算出論理は、第９実施例ではプラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５の各要素毎にその大きさに
よって正常か異常かを判断するようにしたが、これ以外
の算出論理も可能で、複数の要素から総合的に判断する
ような方法もある。

【０３１４】さらに、第９実施例では、プラズマ位置形
状計測値ベクトルＹｍｓ１５が正常な場合でも、プラズ
マ位置形状推定手段１８Ｂを動作させるようにしたが、
この場合は必ずしも当該推定値が必要とは限らないの
で、場合によっては推定値の計算を休止することも可能
である。

【０３１５】また、第９本実施例では、プラズマ位置形
状推定手段１８Ｂは、プラズマ位置形状計測値ベクトル
Ｙｍｓ１５の各要素の健全性に応じて内部構成、すなわ
ち、図２３に記載した行列Ｐのみを変化させたが、場合
によっては推定誤差の減衰ゲインを表わす行列Ｇも変化
させたほうが良い場合がある。

【０３１６】次に、図２４は本発明の第１０実施例を示
すプラズマ制御装置の構成図である。

【０３１７】第１０実施例が従来例を示す図２６と異な
る点は、プラズマ位置形状推定手段１８Ｆとプラズマ位
置形状観測手段１９Ａと信号切換手段２２Ａとを追設し
たことであり、第１０実施例が第３実施例と異なる点
は、信号切換手段２２とプラズマ位置形状推定手段１８
Ｂとの構成と異にして信号切換手段２２Ａとプラズマ位
置形状推定手段１８Ｅとしたことである。

【０３１８】ここで、プラズマ位置形状推定手段１８Ｆ
は、第３実施例と異なる数学モデルによって電流計測値
ベクトルＩｍｓ７とプラズマ位置形状指令値ベクトルＹ
ｃｏｍ１１とプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１
５とからプラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形状
推定値ベクトル［Ｙ］２０として出力するものである。
プラズマ位置形状観測手段１９Ａは、プラズマ位置形状
計測値ベクトルＹｍｓ１５を観測し当該値が正常か否か
を判定し、その結果をプラズマ位置形状観測結果２１と
して出力するものである。信号切換手段２２Ａは、プラ
ズマ位置形状観測結果２１の正常または異常に応じて、
プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５またはプラ
ズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０のいずれか一方
をベクトルの要素それぞれに対してプラズマ位置形状帰
還値ベクトルＹｆｂ２３として出力するものである。

【０３１９】次に、プラズマ位置形状推定手段１８Ｆの
処理は、従来装置の数学モデルを示す図２９において、
ルーエンバーガ（Ｌｕｅｎｂｅｒｇｅｒ）の状態観測器
を追加し、プラズマ位置形状推定手段１８Ｆとする。第
１０実施例の数学モデルは図２５に示すように制御対象
を模擬することにより、制御モデル上の状態をあらわす
コイル電流値ベクトルＩ３１の推定と、制御モデル上の
出力を表わすプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１
５の推定とを行い、最終的にプラズマ位置形状推定値ベ
クトル［Ｙ］２０を出力する。ここで、行列Ｇ１，Ｇ２
は、推定誤差を減衰させるためのゲインを表わし、解析
的、実験的に数値は求められる。

【０３２０】第１０実施例では、推定誤差を減衰させる
ための経路が電流計測値ベクトルＩｍｓ７とプラズマ位
置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５とあり、この点が第１
０実施例のプラズマ位置形状推定手段１８Ｆの特徴の一
つである。

【０３２１】行列Ｐは、プラズマ位置形状観測結果２１
に従ってプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の
要素のうち、正常なものを残し異常なものを零とするこ
とを目的とした行列で、要素が０または１の対角行列で
ある。

【０３２２】次に、信号切換手段２２Ａは、第６実施例
と同様で、信号切換手段２２Ａは図１５に示すようにプ
ラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５とプラズマ位
置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０とを入力し、それぞれ
対応する要素毎にいずれか一方を選択スイッチ２５によ
り選択可能となるように構成されている。

【０３２３】この選択スイッチ２５はプラズマ位置形状
計測値ベクトルＹｍｓ１５またはプラズマ位置形状推定
値ベクトル［Ｙ］２０の次数分だけ存在し、その選択結
果をプラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３として
出力する。

【０３２４】選択スイッチ２５の切換は、信号切換判断
部２４の信号で行われ、この信号切換判断部２４は、プ
ラズマ位置形状観測結果２１を受けた後、その内容を読
み取り、プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３を
構成する要素毎に独立に、プラズマ位置形状計測値ベク
トルＹｍｓ１５とプラズマ位置形状推定値ベクトル
［Ｙ］２０とのいずれを選択するのかを決定した後に選
択スイッチ２５を操作する。

【０３２５】また、第１０実施例のプラズマ位置形状
は、次の５種類の値、つまり、円柱環状のプラズマの内
径Ｚｉｎ、円柱環状のプラズマの外径Ｚｏｕｔ、垂直方
向の位置Ｚｐ、プラズマ電流Ｉｐ、ポロイダルベータ値
βｐとした。

【０３２６】従って、プラズマ位置形状に関係するベク
トル、すなわち、プラズマ位置形状目標値ベクトルＹｒ
ｅｆ１４、プラズマ位置形状偏差ベクトルＹｄｅｆ１
３、プラズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１、プ
ラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５、プラズマ位
置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０、プラズマ位置形状帰
還値ベクトルＹｆｂ２３は５次ベクトルである。

【０３２７】次に、第１０実施例の作用を図２４に基づ
いて説明する。

【０３２８】まず、プラズマ位置形状観測手段１９Ａで
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５を時々
刻々観測し、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１
５の要素全てについて正常か異常かを判定し、その結果
がプラズマ位置形状観測結果２１として信号切換手段２
２Ａとプラズマ位置形状推定手段１８Ｆとに通知され
る。

【０３２９】プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１
５の要素全てが正常の場合、当該信号切換手段２２Ａ
は、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５をその
まま、プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３とし
て出力する。この場合、図２６に示す従来装置にほぼ同
等となり、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５
による制御ループが形成される。

【０３３０】プラズマ位置形状推定手段１８Ｆは、行列
Ｐの内容を次の式（６７）で示す５×５の単位行列とす
る。

【０３３１】

【数４４】

【０３３２】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｆは、次の式（６８）で示すプラズマ位置形状計測値ベ
クトルＹｍｓ１５の全ての要素についてプラズマ位置形
状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１に基づいて真の推定をす
る。

【０３３３】

【数４５】

【０３３４】一方、プラズマ位置形状観測手段１９Ａの
観測結果が異常なものを含む場合には、プラズマ位置形
状観測結果２１が信号切換手段２２Ａとプラズマ位置形
状推定手段１８Ｆとに通知される。

【０３３５】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｆは、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の要
素のうち異常なものを零するために行列Ｐ内容を作り変
える。

【０３３６】すなわち、次の式（６９）で示す行列Ｐを
５×５の対角行列（対角成分以外は零）を次の処理をす
る。

【０３３７】

【数４６】

【０３３８】例えば、２番目の要素が異常で他は正常の
とき、行列ＰはＰ２２が零となり、次の式（７０）に示
される。

【０３３９】

【数４７】

【０３４０】この場合、プラズマ位置形状推定手段１８
Ｆは、異常な計測値を除去し残りの正常な計測値とプラ
ズマ位置形状指令値ベクトルＹｃｏｍ１１とを用いて除
去した計測値を含めて、全ての要素について真の値の推
定を行う。

【０３４１】このようにプラズマ位置形状観測手段１９
Ａからのプラズマ位置形状観測結果２１に対応してプラ
ズマ位置形状推定手段１８Ｆは、内部の構成を変化さ
せ、常に、最適な推定を行うことが可能である。また、
信号切換手段２２Ａは、前記異常な要素を除外すると共
に、プラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０を利用
して、出力ベクトルであるプラズマ位置形状帰還値ベク
トルＹｆｂ２３を成立させ負帰還制御ループを形成す
る。

【０３４２】上記のプラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５とプラズマ位置形状推定値ベクトル［Ｙ］２０
との信号選択論理は、図１５に示した信号切換判断部２
４内に存在する。

【０３４３】次に、信号切換判断部２４の処理を図１６
を参照して説明する。

【０３４４】まず、信号切換判断部２４では、プラズマ
位置形状観測手段１９Ａからプラズマ位置形状観測結果
２１を通知として受け取り、その内容を読み取る（処理
５０１）。

【０３４５】次に、プラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の各要素を次の式（７１）とプラズマ位置形状
推定値ベクトル［Ｙ］２０の各要素を次の式（７２）と
プラズマ位置形状帰還値ベクトルＹｆｂ２３の各要素を
次の式（７３）で表すとする。

【０３４６】

【数４８】

【０３４７】そして、プラズマ位置形状計測値ベクトル
Ｙｍｓ１５が正常か否かを各要素毎に判断する（処理５
０２，判断５０３）。この判断で正常の場合次の式（７
４）のように処理する（処理５０４）。

【０３４８】

【数４９】

【０３４９】逆に、異常の場合には、次の式（７５）の
ように処理する（処理５０５）。

【０３５０】

【数５０】

【０３５１】以上の処理がｍ個全てについて関連づけが
終了したら、上記関連づけに従ってｍ個の選択スイッチ
が切換えられる（処理５０６〜処理５０７）。

【０３５２】次に、プラズマ位置形状観測手段１９Ａの
処理を図１７を参照して説明する。

【０３５３】まず、プラズマ位置形状観測手段１９Ａは
プラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の各要素を
読み取る（処理６０１）

【０３５４】次に、順次各要素について次の式（７６）
が成立するか判断する（処理６０２，処理６０３）。

【０３５５】

【数５１】

【０３５６】上記式（７６）が成立すると正常とし、式
（７６）が不成立のとき異常とする（処理６０４，処理
６０５）。全ての要素について正常か異常かの判断が終
了した後、その結果をプラズマ位置形状観測結果２１と
して外部へ通知する（処理６０６〜処理６０８）。プラ
ズマ位置形状観測手段１９は、以上の処理を時々刻々繰
り返す。

【０３５７】なお、プラズマ位置形状推定手段１８Ｆ
は、制御対象が動作している間は、必要、不必要に係わ
らず、常にプラズマ位置形状を推定し、プラズマ位置形
状推定値ベクトル［Ｙ］２０として値を算出するものと
する。

【０３５８】以上、第１０実施例によれば、プラズマ位
置形状計測値ベクトルＹｍｓ１５が異常な場合でも、制
御対象の物理系を模擬し、プラズマ位置形状を推定し、
その推定値を計測値の代替とすることにより、プラズマ
位置形状の負帰還制御系を維持することが可能となる。
すなわち、プラズマ位置形状制御運転を続行することが
できる。

【０３５９】なお、第１０実施例では、コイル電流制御
手段５、プラズマ位置形状・コイル電流変換手段１０、
プラズマ位置形状制御手段１２、プラズマ位置形状算出
手段１６、プラズマ位置形状推定手段１８Ｆ、プラズマ
位置形状観測手段１９Ａ、信号切換手段２２Ａは電子計
算機と機能プログラムにより実現したが、専用ハードウ
ェアによって実現することも可能である。

【０３６０】また。第１０実施例では、信号切換手段２
２Ａに設ける信号切換判断部２４の信号選択論理は図１
６に示すように、プラズマ位置形状推定値ベクトル
［Ｙ］２０よりもプラズマ位置形状計測値ベクトルＹｍ
ｓ１５を優先して選択するようにしたが、必ずしもこれ
に拘束されない。ある条件のもとでは、推定値を優先さ
せたほうが良い場合もあり、この部分の推論は様々な形
態のものが可能である。

【０３６１】また、プラズマ位置形状観測手段１９Ａで
の観測結果算出論理は、第１０実施例ではプラズマ位置
形状計測値ベクトルＹｍｓ１５の各要素毎にその大きさ
により正常か異常かを判断するようにしたが、これ以外
の算出論理も可能で、複数の要素から総合的に判断する
ような方法もある。

【０３６２】また、第１０実施例では、プラズマ位置形
状推定手段１８Ｆがプラズマ位置形状計測値ベクトルＹ
ｍｓ１５の各要素の健全性に応じて内部構成、すなわ
ち、図２５に記載した行列Ｐのみを変化させたが、場合
によっては推定誤差の減衰ゲインを表わす行列Ｇ１，Ｇ
２も変化させた方が良い場合もある。

【０３６３】

【発明の効果】以上説明したように第１の発明によれ
ば、コイル電流計測値に基づいてプラズマ位置形状推定
手段により、プラズマ位置形状を推定するようにしたた
めにプラズマ位置形状計測値が異常と観測されたときプ
ラズマ位置形状計測値に代えてプラズマ位置形状推定値
をプラズマ位置形状負帰還値として出力することができ
る。しかも、一部の異常のプラズマ位置形状計測値のみ
をプラズマ位置形状推定値で代替することもできるため
に全体としてプラズマ位置形状負帰還値の誤差を減少さ
せることができる。従って、プラズマ位置形状計測値が
異常の場合や計測不能の場合でも代替のプラズマ位置形
状推定値よってプラズマ制御を継続するでき、プラズマ
制御の中断を回避することができる。

【０３６４】また、第２の発明は、コイル電流計測値と
プラズマ位置形状指令値とに基づいてプラズマ位置形状
推定手段によってプラズマ位置形状を推定するようにし
たためにプラズマ位置形状計測値が異常と観測されたと
き、プラズマ位置形状計測値に代えてプラズマ位置形状
推定値をプラズマ位置形状負帰還値として出力すること
ができる。この場合、一部の異常のプラズマ位置形状計
測値のみをプラズマ位置形状推定値で代替し、他は正常
なプラズマ位置形状計測値を用いることもできるために
全体としてプラズマ位置形状負帰還値の誤差を減少させ
ることができる。しかも、コイル電流計測値だけでなく
プラズマ位置形状指令値と一緒にして、プラズマ位置形
状推定値を求めるために精度が高く、プラズマ位置形状
計測値が異常の場合でも、精度の高い代替でプラズマ制
御を停止することなく、継続制御することができる。

【０３６５】また、第３の発明は、いずれかが異常とさ
れたとき対応するプラズマ位置形状計測値を除外して残
りの正常とされたプラズマ位置形状計測値とプラズマ位
置形状指令値とに基づいてプラズマ位置形状を推定する
ようにしたために精度が高いプラズマ位置形状推定値を
プラズマ位置形状計測値の代わりにプラズマ位置形状負
帰還値として出力することができる。しかも、一部の異
常のプラズマ位置形状計測値のみをプラズマ位置形状推
定値の代替として他の正常なプラズマ位置形状計測値を
用いることもできるために全体としてプラズマ位置形状
負帰還値の精度が良く、プラズマ制御を停止することな
く、継続制御することができる。

【０３６６】また、第４の発明は、いずれかが異常とさ
れたとき対応するプラズマ位置形状計測値を除外して残
りの正常とされたプラズマ位置形状計測値とプラズマ位
置形状指令値と電流計測値とに基づいてプラズマ位置形
状を推定するようにしたためにプラズマ位置形状推定値
をプラズマ位置形状計測値の代わりにプラズマ位置形状
負帰還値として出力することができる。しかも、一部の
異常のプラズマ位置形状計測値のみをプラズマ位置形状
推定値の代替として他の正常なプラズマ位置形状計測値
が用いることもできるために全体としてプラズマ位置形
状負帰還値の精度が良く、プラズマ位置形状計測値の一
部が異常の場合でもプラズマ制御を停止することなく、
継続制御することができる。

【０３６７】また、第５の発明は、プラズマ位置形状推
定手段によりプラズマ位置形状計測値に重畳する雑音を
濾波する共に、プラズマ位置形状が推定されプラズマ位
置形状推定値がプラズマ位置形状負帰還値として出力す
ることができる。従って、プラズマ位置形状計測値に重
畳する雑音が濾波されてプラズマ位置形状推定値が得ら
れるから従来装置に比べ安定した制御ができる。

【０３６８】第６の発明は、プラズマ位置形状観測手段
によりいずれかが異常とされたとき対応するプラズマ位
置形状計測値を除外して残りの正常とされたプラズマ位
置形状計測値に重畳する雑音が濾波されてプラズマ位置
形状が推定されプラズマ位置形状推定値がプラズマ位置
形状負帰還値として出力することができる。従って、プ
ラズマ位置形状計測値の一部が異常の場合でもプラズマ
位置形状推定値が得られるためプラズマ制御を停止する
ことなく、継続制御することができ、しかも、従来装置
に比べ安定した制御ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すプラズマ制御装置の
構成図である。

【図２】図１の第１実施例の制御系数学モデルを示すブ
ロック図である。

【図３】図１の第１実施例におけるプラズマ位置形状観
測手段の処理手順を示すフローチャートである。

【図４】本発明の第２実施例を示すプラズマ制御装置の
構成図である。

【図５】図４の第２実施例の制御系数学モデルを示すブ
ロック図である。

【図６】本発明の第３実施例を示すプラズマ制御装置の
構成図である。

【図７】図６の第３実施例の制御系数学モデルを示すブ
ロック図である。

【図８】図６の第３実施例におけるプラズマ位置形状観
測手段の処理手順を示すフローチャートである。

【図９】本発明の第４実施例を示すプラズマ制御装置の
構成図である。

【図１０】図９の第４実施例の制御系数学モデルを示す
ブロック図である。

【図１１】本発明の第５実施例を示すプラズマ制御装置
の構成図である。

【図１２】図１１の第５実施例の制御系数学モデルを示
すブロック図である。

【図１３】本発明の第６実施例を示すプラズマ制御装置
の構成図である。

【図１４】同第６実施例の制御系数字モデルを示すブロ
ック図である。

【図１５】同第６実施例の信号切換手段を示す構成図で
ある。

【図１６】同第６実施例の信号切換手段に備える信号切
換判断部の処理を示すフローチャートである。

【図１７】同第６実施例のプラズマ位置形状観測手段の
処理手順を示すフローチャートである。

【図１８】本発明の第７実施例を示すプラズマ制御装置
の構成図である。

【図１９】同第７実施例の制御系数字モデルを示すブロ
ック図である。

【図２０】本発明の第８実施例を示すプラズマ制御装置
の構成図である。

【図２１】同第８実施例の制御系数字モデルを示すブロ
ック図である。

【図２２】本発明の第９実施例を示すプラズマ制御装置
の構成図である。

【図２３】同第９実施例の制御系数字モデルを示すブロ
ック図である。

【図２４】本発明の第１０実施例を示すプラズマ制御装
置の構成図である。

【図２５】同第１０実施例の制御系数字モデルを示すブ
ロック図である。

【図２６】従来例を示すプラズマ制御装置の構成図であ
る。

【図２７】図２６の従来例に対応する第１の制御ブロッ
ク図である。

【図２８】図２６の従来例に対応する第２の制御ブロッ
ク図である。

【図２９】図２６の従来例の制御系数字モデルを示すブ
ロック図である。

【符号の説明】

１ コイル ２ 電流検出器 ３ 電源 ５ コイル電流制御手段 ８ 電流計測器 １０ プラズマ位置形状・コイル電流変換手段 １２ プラズマ位置形状制御手段 １６ プラズマ位置形状算出手段 １８Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ プラズマ位置形状推定
手段 １９，１９Ａ プラズマ位置形状観測手段 ２２，２２Ａ 信号切換手段

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トカマク型核融合装置内のプラズマ位置
   形状がその目標値となるように前記トカマク型核融合装
   置内の磁場を複数個のコイルに流れる電流を調節して制
   御するプラズマ制御装置において、 前記トカマク型核融合装置内で計測された複数のプラズ
   マ位置形状計測値をプラズマ位置形状計測値負帰還値と
   してそれぞれ負帰還し、そのプラズマ位置形状目標値と
   の偏差に基づいて前記プラズマ位置形状が前記プラズマ
   位置目標値となるようにプラズマ位置形状指令値を出力
   するプラズマ位置形状制御手段と、 前記トカマク型核融合装置内の磁場を発生させる前記複
   数個のコイル電流計測値をそれぞれ負帰還し前記プラズ
   マ位置形状指令値に基づくコイル電流目標値との偏差に
   基づいて前記複数個のコイルの電流がそのコイル電流目
   標値になるように制御するコイル電流制御手段と、 前記プラズマ位置形状計測値が異常か否かを観測するプ
   ラズマ位置形状観測手段と、 前記コイル電流計測値に基づいて前記プラズマ位置形状
   を推定してプラズマ位置形状推定値を出力するプラズマ
   位置形状推定手段と、 前記プラズマ位置形状観測手段による観測結果に応じて
   前記プラズマ位置形状計測値の代わりにプラズマ位置形
   状推定値を前記プラズマ位置形状負帰還値として出力す
   る信号切換手段とを備えたことを特徴とするプラズマ制
   御装置。
2. 【請求項２】 トカマク型核融合装置内のプラズマ位置
   形状がその目標値となるように前記トカマク型核融合装
   置内の磁場を複数個のコイルに流れる電流を調節して制
   御するプラズマ制御装置において、 前記トカマク型核融合装置内で計測された複数のプラズ
   マ位置形状計測値をプラズマ位置形状計測値負帰還値と
   してそれぞれ負帰還し、そのプラズマ位置形状目標値と
   の偏差に基づいて前記プラズマ位置形状が前記プラズマ
   位置目標値となるようにプラズマ位置形状指令値を出力
   するプラズマ位置形状制御手段と、 前記トカマク型核融合装置内の磁場を発生させる前記複
   数個のコイル電流計測値をそれぞれ負帰還し前記プラズ
   マ位置形状指令値に基づくコイル電流目標値との偏差に
   基づいて前記複数個のコイルの電流がそのコイル電流目
   標値になるように制御するコイル電流制御手段と、 前記プラズマ位置形状計測値が異常か否かを観測するプ
   ラズマ位置形状観測手段と、 前記コイル電流計測値と前記プラズマ位置形状指令値と
   に基づいて前記プラズマ位置形状を推定してプラズマ位
   置形状推定値を出力するプラズマ位置形状推定手段と、 前記プラズマ位置形状観測手段による観測結果に応じて
   前記プラズマ位置形状計測値に代えて前記プラズマ位置
   形状推定値を前記プラズマ位置形状負帰還値として出力
   する信号切換手段とを備えたことを特徴とするプラズマ
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記プラズマ位置形状観測手段は、前記
   プラズマ位置形状計測値のいずれか一つでも異常のと
   き、異常と観測する一方、前記信号切換手段は、前記異
   常と観測されたとき前記プラズマ位置形状計測値の全て
   の代わりに前記プラズマ位置形状推定値を前記プラズマ
   位置形状計測値負帰還値として出力するように切換える
   ことを特徴とする請求項１記載または請求項２記載のプ
   ラズマ制御装置。
4. 【請求項４】 前記プラズマ位置形状観測手段は、前記
   プラズマ位置形状計測値それぞれを観測して異常と正常
   とのそれぞれに区別すると共に、前記信号切換手段は、
   前記複数のプラズマ位置形状計測値に対応してそれぞれ
   切換えられ、前記正常と観測された前記プラズマ位置形
   状計測値を前記プラズマ位置形状計測値負帰還値として
   出力するように切換える一方、前記異常と観測された前
   記プラズマ位置形状計測値については、対応するプラズ
   マ位置形状計測値に代えて前記プラズマ位置形状推定値
   を前記プラズマ位置形状計測値負帰還値として出力する
   ように切換えることを特徴とする請求項１記載または請
   求項２記載のプラズマ制御装置。
5. 【請求項５】 トカマク型核融合装置内のプラズマ位置
   形状がその目標値となるように前記トカマク型核融合装
   置内の磁場を複数個のコイルに流れる電流を調節して制
   御するプラズマ制御装置において、 前記トカマク型核融合装置内で計測された複数のプラズ
   マ位置形状計測値をプラズマ位置形状計測値負帰還値と
   してそれぞれ負帰還し、そのプラズマ位置形状目標値と
   の偏差に基づいて前記プラズマ位置形状が前記プラズマ
   位置目標値となるようにプラズマ位置形状指令値を出力
   するプラズマ位置形状制御手段と、 前記トカマク型核融合装置内の磁場を発生させる前記複
   数個のコイル電流計測値をそれぞれ負帰還し前記プラズ
   マ位置形状指令値に基づくコイル電流目標値との偏差に
   基づいて前記複数個のコイルの電流がそのコイル電流目
   標値になるように制御するコイル電流制御手段と、 前記プラズマ位置形状計測値のそれぞれについて異常か
   否かを観測するプラズマ位置形状観測手段と、 このプラズマ位置形状観測手段によりいずれかが異常と
   されたとき対応するプラズマ位置形状計測値を除外して
   残りの正常とされたプラズマ位置形状計測値とプラズマ
   位置形状指令値とに基づいて前記プラズマ位置形状を推
   定してプラズマ位置形状推定値を出力するプラズマ位置
   形状推定手段と、 前記プラズマ位置形状観測手段による観測結果に応じて
   前記プラズマ位置形状計測値に代えて前記プラズマ位置
   形状推定値を前記プラズマ位置形状負帰還値として出力
   する信号切換手段とを備えたことを特徴とするプラズマ
   制御装置。
6. 【請求項６】 トカマク型核融合装置内のプラズマ位置
   形状がその目標値となるように前記トカマク型核融合装
   置内の磁場を複数個のコイルに流れる電流を調節して制
   御するプラズマ制御装置において、 前記トカマク型核融合装置内で計測された複数のプラズ
   マ位置形状計測値をプラズマ位置形状計測値負帰還値と
   してそれぞれ負帰還し、そのプラズマ位置形状目標値と
   の偏差に基づいて前記プラズマ位置形状が前記プラズマ
   位置目標値となるようにプラズマ位置形状指令値を出力
   するプラズマ位置形状制御手段と、 前記トカマク型核融合装置内の磁場を発生させる前記複
   数個のコイル電流計測値をそれぞれ負帰還し前記プラズ
   マ位置形状指令値に基づくコイル電流目標値との偏差に
   基づいて前記複数個のコイルの電流がそのコイル電流目
   標値になるように制御するコイル電流制御手段と、 前記プラズマ位置形状計測値のそれぞれについて異常か
   否かを観測するプラズマ位置形状観測手段と、 このプラズマ位置形状観測手段によりいずれかが異常と
   されたとき対応するプラズマ位置形状計測値を除外して
   残りの正常とされたプラズマ位置形状計測値とプラズマ
   位置形状指令値とに基づいて前記プラズマ位置形状を推
   定してプラズマ電流計測値と位置形状推定値を出力する
   プラズマ位置形状推定手段と、 前記プラズマ位置形状観測手段による観測結果に応じて
   前記プラズマ位置形状計測値に代えて前記プラズマ位置
   形状推定値を前記プラズマ位置形状負帰還値として出力
   する信号切換手段とを備えたことを特徴とするプラズマ
   制御装置。
7. 【請求項７】 前記信号切換手段は、前記プラズマ位置
   形状計測値のいずれかが異常と観測されたとき、前記プ
   ラズマ位置形状計測値の全てに代えて前記プラズマ位置
   形状推定値を前記プラズマ位置形状負帰還値として出力
   するように切換えることを特徴とする請求項５記載また
   は請求項６記載のプラズマ制御装置。
8. 【請求項８】 前記信号切換手段は、前記正常と観測さ
   れた前記プラズマ位置形状計測値を前記プラズマ位置形
   状負帰還値として出力するように切換える一方、前記異
   常と観測された前記プラズマ位置形状計測値については
   前記プラズマ位置形状推定値を前記プラズマ位置形状負
   帰還値として出力するように切換えることを特徴とする
   請求項５記載または請求項６記載のプラズマ制御装置。
9. 【請求項９】 トカマク型核融合装置内のプラズマ位置
   形状がその目標値となるように前記トカマク型核融合装
   置内の磁場を複数個のコイルに流れる電流を調節して制
   御するプラズマ制御装置において、 前記トカマク型核融合装置内で計測された複数のプラズ
   マ位置形状計測値をプラズマ位置形状計測値負帰還値と
   してそれぞれ負帰還し、そのプラズマ位置形状目標値と
   の偏差に基づいて前記プラズマ位置形状が前記プラズマ
   位置目標値となるようにプラズマ位置形状指令値を出力
   するプラズマ位置形状制御手段と、 前記トカマク型核融合装置内の磁場を発生させる前記複
   数個のコイル電流計測値をそれぞれ負帰還し前記プラズ
   マ位置形状指令値に基づくコイル電流目標値との偏差に
   基づいて前記複数個のコイルの電流がそのコイル電流目
   標値になるように制御するコイル電流制御手段と、 前記プラズマ位置形状計測値に重畳する雑音を濾波する
   と共に、前記プラズマ位置形状を推定してプラズマ位置
   形状推定値を前記プラズマ位置形状負帰還値として出力
   するプラズマ位置形状推定手段とを備えたことを特徴と
   するプラズマ制御装置。
10. 【請求項１０】 トカマク型核融合装置内のプラズマ位
    置形状がその目標値となるように前記トカマク型核融合
    装置内の磁場を複数個のコイルに流れる電流を調節して
    制御するプラズマ制御装置において、 前記トカマク型核融合装置内で計測された複数のプラズ
    マ位置形状計測値をプラズマ位置形状計測値負帰還値と
    して負帰還し、そのプラズマ位置形状目標値との偏差に
    基づいて前記プラズマ位置形状が前記プラズマ位置目標
    値となるようにプラズマ位置形状指令値を出力するプラ
    ズマ位置形状制御手段と、 前記トカマク型核融合装置内の磁場を発生させる前記複
    数個のコイル電流計測値をそれぞれ負帰還し前記プラズ
    マ位置形状指令値に基づくコイル電流目標値との偏差に
    基づいて前記複数個のコイルの電流がそのコイル電流目
    標値になるように制御するコイル電流制御手段と、 前記プラズマ位置形状計測値のそれぞれについて異常か
    否かを観測するプラズマ位置形状観測手段と、 このプラズマ位置形状観測手段によりいずれかが異常と
    されたとき対応するプラズマ位置形状計測値を除外して
    残りの正常とされたプラズマ位置形状計測値に重畳する
    雑音を濾波すると共に、前記プラズマ位置形状を推定し
    てプラズマ位置形状推定値を前記プラズマ位置形状計測
    値の代わりに前記プラズマ位置形状負帰還値として出力
    するプラズマ位置形状推定手段とを備えたことを特徴と
    するプラズマ制御装置。