強流重離子加速器裝置中增強器是獲取高流強、高亮度和高品質(zhì)重離子束流的關(guān)鍵設(shè)備。根據(jù)不同束流運行模式和實驗要求,增強器的二極磁鐵脈沖電源能夠輸出不同的寬動態(tài)高精度非諧振脈沖電流波形,其電流上升速率高達37980A/s,并且要求電流能夠被嚴格控制并跟蹤給定波形。因此提出了具有強約束條件的單開關(guān)周期高精度控制目標。這對全世界加速器磁鐵電源的控制是極大的挑戰(zhàn)。為此本論文提出不同于PID控制和RST控制的解析模型最優(yōu)控制方法,作為一種新的選擇。在研究過程中,發(fā)現(xiàn)了控制精度嚴重受限于動態(tài)電感。因此在本論文提出了加速器磁鐵電源動態(tài)電感的假設(shè),即加速器磁鐵在流經(jīng)不同的電流波形時,將有不同的動態(tài)電感波形。而單開關(guān)周期動態(tài)電感的辨識也是一個尚未解決的挑戰(zhàn)。因此當假定磁鐵電源為定常系統(tǒng)并且參數(shù)已知時,開展解析模型最優(yōu)控制方法的研究。首先分析了拓撲狀態(tài)和拓展時序,進而確定了控制目標。為了更關(guān)注拓撲切換過程中連續(xù)動態(tài)變化,建立磁鐵電源的解析模型�；诮馕瞿Ｐ偷淖顑�(yōu)化算法能夠計算出每個開關(guān)周期的最優(yōu)化占空比。根據(jù)算法實現(xiàn)需求,設(shè)計并搭建了高計算性能的數(shù)字控制器軟硬件平臺。在第一組仿真驗證中,相比于經(jīng)典比例積分微分... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院近代物理研究所)甘肅省

【文章頁數(shù)】：148 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?ＨＩＡＦ總布局圖??Ｆｉｇｕｒｅ?１．１?ＨＩＡＦ?ｇｅｎｅｒａｌ?ｌａｙｏｕｔ??

?第１章引言???５０００?－?ｆ?Ｉ—＾?－??３７９８０Ａ／Ｓ?／?／?＼??＇ＭＭ??０．０?０．２?０．４?０．６?０．８?１．０?１．２?１．４?１．６?１．８??Ｔｉｍｅ?（ｓ）??圖１．２?ＨＩＡＦ磁鐵電源可能運行的電流波形??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?Ｃｕｒｒｅｎｔ?ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｐｏｗｅｒ?ｓｕｐｐｌｙ?ｆｏｒ?ＨＩＡＦ?ｍａｇｎｅｔ??表１．１?ＨＩＡＦ?ＢＲｉｎｇ二極鐵電源與國際同類電源對比??Ｔａｂｌｅ?１．１?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ＨＩＡＦ?ＢＲｉｎｇ?ｐｏｗｅｒ?ｓｕｐｐｌｙ?ｆｏｒ?ｄｉｐｏｌｅ?ｍａｇｎｅｔ?ａｎｄ?ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ??ｐｏｗｅｒ?ｓｕｐｐｌｙ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓａｍｅ?ｔｙｐｅ??加速器?磁場上升率?電流上升率?相對跟蹤精度?控制方法??ＣＥＲＮＰＳ?１．７５７／５－?４．１６６?ｘｌ０＿５?ＲＳＴ?ｃｏｎｔｒｏｌ??ＧＳＩＳＩＳ１８?１０Ｔ／ｓ??ＧＳＩＳＩＳ１８?３００００Ａ／Ｓ?±２．５?ｘ?１０－４??Ｊ－ＰＡＲＣ?Ｍａｉｎ?Ｒｉｎｇ?２１２３?Ａ／ｓ?１?ｘ?１０—４?ＰＩ?ｃｏｎｔｒｏｌ??ＨＩＡＦ?ＢＲｉｎｇ?＼２Ｔ／ｓ?３７９８０Ａ／ｓ?±１?ｘ?１０＿４??３??

?第Ｉ章賄???數(shù)宇控制方法，Ｒ和Ｓ部分執(zhí)行調(diào)節(jié)特征，Ｔ部分執(zhí)行跟蹤特征，實現(xiàn)了調(diào)節(jié)特性??與跟蹤特性的獨立控制（Ｌａｎｄａｕ，?１９９７）（Ｏｓｔｅｒｔａｇ和Ｇｏｄｏｙ，２００５）（．龍濤等，２〇１５）。如??圖１．３所示，多項式尺（ｚ—４、Ｓ（ｚ－ｉ）和ｒ（ｚ—ｂ構(gòu)成了ＲＳＴ控制器，ｉ）和５（ｚ－ｂ構(gòu)??成了被控設(shè)備的離散函數(shù)，ｔ／（ｚ—ｂ為ＲＳＴ控制器輸出脅號，／叩Ｓ為給定輸??入倩醫(yī)網(wǎng)為被控制設(shè)備輸出儒號（Ｏｌａｙｉｗｏｌａ：等，．．２００６）。??ｉ＾＾ｂｂ?ｉ＾＾ｂ＊?—，??ｔ?Ｋｌ、丨?ｘ??Ｉｎｐｕｔ｛ｚ?：）?｜?＿ｌＮ?＋?／￣Ｎ?１?＇Ｕｉｚ?ｌ）?Ｂ（ｚ￣ｌ）?〇ｕｔｐｕｔ（ｚ??Ｔｉ?ｚ?１?￣￣Ｖ￣￣Ｗ＾ｒ，?＼Ａ＾）￣??｜?Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ??Ｉ?Ｐｌａｎｔ??ｉ?—Ｉ??Ｉ??Ｒｉｚ－１）?－｜???Ｉ?ＲＳＴ?Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ?Ｊ??、?夕??圖１．３?ＲＳＴ控制框架??Ｆｉｇｕｒｅ?１．３?ＲＳＴ?ｃｏｎｔｒｏｌ?ｆｒａｍｅｗｏｒｋ??ＲＳＴ控制器公式（１．１）和閉環(huán)傳遞函數(shù)（１．２）如下所示ｆ??Ｔ（ｚｌ）Ｉｎｐｕｔ（ｚｌ）?＝?Ｓ｛ｚ－ｌ）Ｕ｛ｚ＾）?＋?Ｒｉｚ＾Ｏｕｐｕｔｉｚ＾）?（１．１）??Ｏｕｐｕｔｊｚ１）???Ｂ（ｚ－ｌ）Ｔ（ｚ＾）???Ｉｎｐｕｔ?（ｚｌ）?＝?Ａ（ｚ－ｌ）Ｓ（ｚ－１）?＋?Ｂ（ｚ＾ｌ）Ｒ（ｚ－１）??Ｒ（ｚ?ｌ）?＝?ｒ〇?＋?ｒ＼Ｚ?１?＋?－－?－?＋?ｒｔｔｒｚ??Ｓ（ｚ?＝?１?＋?Ｓｉｚ?１?＋?？?？?？?＋?ｓｍｚ??Ｔ（ｚ?１）?＝?＋?ｔｉｚ?１?＋?？?？?？?＋


本文編號：3586208