【摘要】：上海光源同步輻射實驗技術要求實現(xiàn)多個物理量、多個維度的實時控制和數(shù)據(jù)采集,其關鍵技術在于光束線站設備與探測器在飛行(on the fly)掃描下的實時同步控制與采集。目前應用的飛行掃描技術采用光束線上通用的MAXv-8000控制器實現(xiàn),由于此控制器不具備同步觸發(fā)功能,因此采用從MAXv-8000引出控制脈沖信號并借助計數(shù)器計算步進電機位置的方法來實現(xiàn)飛行掃描,系統(tǒng)結構比較復雜,并且在電機發(fā)生丟步情況下控制脈沖信號計數(shù)并不能準確反映電機位置。因此,需要研究新的同步控制技術,既能實現(xiàn)多維運動控制,又具備同步觸發(fā)功能,并且同步精度要求達到微秒量級。本論文在充分調研國內外先進同步輻射光源光束線站控制系統(tǒng)的基礎上,選擇應用美國Delta Tau Data System公司的Power UMAC(Universal Motion and Automation Controller)控制器實現(xiàn)飛行掃描下的運動控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),論文主要完成了以下幾項內容:建立了以UMAC控制器為核心的硬件系統(tǒng),應用控制器擴展板卡ACC-24E2S控制步進電機運動,通過位置捕捉和比較功能,在電機運動到預先設定的位置時輸出硬件同步信號,以觸發(fā)并采集光電二極管數(shù)據(jù);設計了運動控制系統(tǒng)軟件架構,以UMAC控制器配套的編程語言Power PMAC Script配置硬件參數(shù)和開發(fā)運動程序,實現(xiàn)步進電機運動控制和同步信號輸出;在EPICS(Experimental Physics and Industrial System)平臺下應用電流計采集光電二極管讀數(shù),并實現(xiàn)了步進電機掃描過程中與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精確同步。在上海光源X光學測試線站進行了在線測試,測試結果表明,測量得到的出射光搖擺曲線的半高寬(Full Width at Half Maximum,FWHM)與步進(step by step)掃描測試結果相比,RMS值為0.218,誤差約為0.17%。同時測試了電機不同運動速度對測試結果的影響,測試誤差仍在可接受范圍內。飛行掃描同步精度達到亞微秒級,滿足先進實驗方法的要求。
【圖文】：

圖 1.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)Figure 1.2 Closed-loop control system運動控制器是整個運動控制系統(tǒng)的核心，目前國內外同步輻射光源用到的運動控制器主要有兩種，一種是美國國家同步輻射光源 II（National SynchrotronLight Source II，NSLS- II）和英國鉆石光源（Diamond Light Source）使用的 DeltaTau Data System 公司的 PMAC(Program Multiple Axis Controller) 系列多軸運動控制器[9-11]，如圖 1.3 和圖 1.4 所示。另一種是美國阿貢（Argonne）國家實驗室的 APS（Advanced Photon Source）、瑞士光源（Swiss Light Source，SLS）以及上海光源使用的 MAXv 系列控制器。

圖 1.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)Figure 1.2 Closed-loop control system整個運動控制系統(tǒng)的核心，目前國內外同步種，，一種是美國國家同步輻射光源 II（NSLS- II）和英國鉆石光源（Diamond Light S司的 PMAC(Program Multiple Axis Contro 1.3 和圖 1.4 所示。另一種是美國阿貢（Ard Photon Source）、瑞士光源（Swiss Light AXv 系列控制器。
【學位授予單位】：中國科學院大學(中國科學院上海應用物理研究所)
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TP273;O434.1

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