基于MATLAB的合肥光源储存环束流轨道校正系统
HLS电子储存环新校正铁控制系统

E IS的相关标准下用 C语言实现。 PC 2 3 电源通讯 协议 . 根据 HL S控制 系统 的要求 , 我们 和 电源
可与任意多个 C A服务器通讯 。
厂家制定 了专用通信协议 。上位机通过读写 电 源控制卡内部存储器 , 实现对 电源控制器 的设 置 和查 询 。电源 控制 卡 内部存 储器 为 3一i数 2bt
记录可以有多种设备支持来支持不 同的设备, 但一个具体的记录只有一个设备支持 。设备支
系统软件分 2 个层次 : P 部分、O O I I C部分 , 图 2 是其软件结构图。C a nl cs C hn e Aces( A)是
进人 I C数据库的网络接 口, O 基于客户/服务 器模型 。每个 I OC提供 一个 C 服务 器 , A 每个 0I P 提供一个 C A客户。一个 C A服务器可与 任意多个 C 客户通讯, A 同样 , 一个 C 客户亦 A
控 制器 (n u/ tu o tol ,O 3部 分 Ip tOup tC nrlrI C) e
组成 , 如图 1所示 。作 为 OP I的 S nW ok t一 u r sa
新校正铁电源为高精度数字 电源 ,2台电 3 源分别放 在 8 电源柜 内, 个 每个 电源柜放 4 台 电源 , 电源远 控 接 口为光 纤接 口 , 其通 讯协议 为 R 22 s3 。每 台电源通 过弘高 HG 3 65型光电转 换模块 将 RS 3 光 信 号转 换为 RS 2 22 42电信 号 。
合 肥 同步 辐 射 光 源 ( fiLg tS uc , Hee ih o re HL ) S 是一 台 以真空 紫外 和软 X射 线 为 主 的专
t n通 过 10M 的控 制 系统 专 用 局 域 网与 作 i o 0
合肥光源横向逐束团实时测量分析系统研制的开题报告

合肥光源横向逐束团实时测量分析系统研制的开题报告一、研究背景和意义合肥光源是我国自主研发的第一座四代同步辐射光源,具有亮度高、能谱宽等优异特点,在材料、生命科学、环境等领域有着广泛的应用。
然而,光束的稳定性和质量一直是限制实验精度和结果的关键因素之一。
因此,开发一种能够实时监测并分析光束稳定性的系统,对于优化实验方案、提高实验成功率、推进科研进程具有重要意义。
二、研究目的和内容本项目旨在研制一种能够基于成像原理实时测量分析合肥光源横向逐束团参数的系统,包括以下内容:1. 研究并设计采集系统,实现对光源产生的光束进行成像。
2. 开发图像处理算法,对采集到的图像进行处理和分析,提取出横向逐束团相关参数,比如位置、大小、形状等。
3. 构建实验平台,验证系统的可行性和准确性。
三、研究方法和技术路线1. 系统采集部分:选用高性能CCD相机,采用适当的光学器件对光束进行成像,在保证分辨率的前提下提高采集速度及灵敏度。
2. 图像处理部分:采用计算机视觉技术,使用图像处理算法对采集到的图像进行处理,包括灰度变换、边缘检测、形态学处理等,从而实现对横向逐束团相关参数的提取。
3. 实验系统部分:构建相关实验平台,进行对光束进行成像、图像处理和横向逐束团参数的提取和分析。
四、进度安排和预期成果本研究的主要任务和进度安排如下:1. 第一年:完成系统设计,采集系统的搭建和测试,初步开发图像处理算法,完成实验平台的构建。
2. 第二年:优化图像处理算法,实现对成像图像的自动处理和分析,进行初步验证实验,并对实验结果进行分析和讨论。
3. 第三年:优化系统性能,进行更加准确的实验验证,形成成果,完成论文撰写和答辩。
预期成果:1. 设计与研制出一种基于成像原理的实时横向逐束团测量分析系统。
2. 完成系统的实验验证,在精度、准确度等方面符合要求。
3. 完成相关论文,并在相关领域发表论文。
五、研究难点和创新点本项目的主要研究难点和创新点如下:1. 采集部分的设计和光学器件的选择,要求在保证成像质量的基础上实现高速采集。
基于MATLAB的合肥光源储存环束流轨道校正系统

( ig lrVau e m p so S Sn u a l eDe o o i n, VD) 。
1 1 响应 矩阵 的定 义和 测量 .
电子储存 环 中 , 流轨 道 位 置的测 量及 其 畸变 的校 正是用 沿 环分 布 的 1组 B M 和 1 校 正 铁 来 完成 的 。 束 P 组 由于每个 校 正铁 都是 单独 供 电 的 , 因此 可 以通 过改 变其 电 流值 来 控 制校 正 铁 的磁 感 应 强 度 。校 正 铁 磁 感 应 强 度 的变 化会 引起 轨道 偏转 , 即束 流 的位 置 会发 生变化 , 两 者之 间是 线性关 系 , 示成 全 环矩 阵形 式 这 表
进 行校 正 。
MATL AB凭 借在 矩 阵计算 和 数 据 结 果 可 视 化 等 方 面 的优 势 , 经 在 国 外 加 速 器 中得 到 了普 遍 应 用 。 已 ]
合肥光源储存环相干太赫兹辐射的短束团运行模式设计

合肥光源储存环相干太赫兹辐射的短束团运行模式设计高巍巍;王琳
【期刊名称】《中国科学技术大学学报》
【年(卷),期】2018(048)005
【摘要】相干太赫兹辐射已成为很多基础科学和应用科学研究的有力工具.给出了合肥光源改造工程电子储存环(H LS-Ⅱ)相干太赫兹运行模式的详细模拟过程.低动量紧缩因子模式和谐波腔模式是这里用于产生相干太赫兹的两种方法.还讨论了短束团运行模式中存在的问题,包括不稳定性引起的流强阈值、辐射功率以及纵向相空间的阻尼过程等.
【总页数】7页(P367-373)
【作者】高巍巍;王琳
【作者单位】福建工程学院数理学院,福建福州 350118;中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥 230029
【正文语种】中文
【中图分类】TL594
【相关文献】
1.相对光谱辐射标准光源——合肥800Mev电子储存环 [J], 唐玉国
2.用于太赫兹光源的准等时性储存环的设计 [J], 朱家鹏;徐宏亮;冯光耀;蓝杰钦
3.合肥同步辐射光源的束团伸长效应初析 [J], 陈龙康
4.合肥同步辐射光源储存环真空系统改造段的设计 [J], 蒋迪奎;殷立新
5.合肥国家同步辐射光源软X射线束空间相干性实验研究 [J], 徐向东;洪义麟;霍同林;周洪军;陶晓明;傅绍军
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合肥光源储存环束流截面测量系统改造和软件升级

第15卷 第10期2003年10月强 激 光 与 粒 子 束HIGH POWER LASER AND PAR TICL E B EAMSVol.15,No.10Oct.,2003文章编号:100124322(2003)1021011204合肥光源储存环束流截面测量系统改造和软件升级Ξ王筠华, 贡 顶, 孙葆根, 刘建宏, 卢平, 杨永良, 郑 凯(中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽合肥230029) 摘 要: 存储环束流截面及发射度是同步辐射加速器重要的基本参数。
从束流截面大小的变化和束斑位置的移动规律,可以进行环上的束流不稳定性的研究。
介绍了合肥光源,储存环束流截面测量系统局部改造和它的软件升级并且着重介绍西欧核子中心(CERN)的软件框架ROO T在数据处理和显示方面的应用。
关键词: 束流截面; 发射度; 束流不稳定性 中图分类号:TL506 文献标识码:A 横向束流截面测量是同步辐射加速器储存环束流诊断的重要组成部分之一。
利用该系统测量数据不仅可计算出获得束流截面x和y方向上尺寸,从而计算出束流的发射度,而且该测量设备对于机器调试、运行和机器研究是必不可少的。
为此,1994年我们完成了该项设备研制工作,并投入了运行[1,2]。
根据合肥光源(HL S)系统布局新的需要,我们对该系统的光路及终端监视设备进行了部分改造,并且对图形获取、显示和计算机软件进行了全新的升级。
因为原来是采用386机运行在DOS环境下,由于机器速度限制,采样为每2s一帧。
而升级后我们采用Pentiun III550和WINN T4操作系统,运行可达6帧/s,所以它所记录的数据更具实时性。
改进后的系统可进行束流截面大小计算,束中心位置计算和分析,并实时记录存档等等。
1 测量原理和系统简介 束流截面测量可以用直接拦截束流的荧光靶获得[3],也可以利用电子的同步辐射光来测量。
前者只适合机器调试过程中使用,因为它不能使得束流积累。
合肥光源储存环束流轨道慢反馈系统

3
简介(2)
• 合肥光源储存环束流轨道慢反馈系统组成部分:
束流闭轨位置测量系统 校正铁电源系统、wiggler补偿电源系统 相关控制系统
• OPI软件
运行环境:Linux,EPICS 开发工具: Tcl/Tk(oagwish)、 SDDS工具包、 elegant等。 功能:响应矩阵测量、局部凸轨、BBA法测四极铁中 心、全环校正、基于PBMP的校正、全环lattice补偿
rms = a0 + a1u + a 2 u 2
∂rms =0 ∂u
uq = − a1 2a 2
2004-07-01 OCPA’04/AP satellite meeting 刘功发:合肥光源储存环束流轨道慢反馈系统
18
软件(9) BBA法测量四极铁中心
四极铁Q4W附近的局部凸轨
四极铁Q4W中心的拟合结果
/mm y-PBPM-MCD
-1.225 -1.230 -1.235 -1.240 -1.245 -1.250 -1.255
-1.236
2:28:25
2:58:25
3:28:25
3:58:25
4:28:25
4:58:25
5:28:25
5:58:25
Time
局部凸轨反馈控制 PBPM-MCD 的测量曲线
2004-07-01 OCPA’04/AP satellite meeting 刘功发:合肥光源储存环束流轨道慢反馈系统
20
软件(11(水平每格2mm,垂直每格1mm)
水平、垂直方向校正后的轨道位置 (水平每格1mm,垂直每格1mm)
水平方向偏移最大值从-4.614mm减小到-0.260 mm,均方差降为0.128mm 。 垂直方向偏移最大值从4.321 mm减小到0.172 mm,均方差降为0.077mm 。
HLSⅡ储存环条带束流位置检测器的离线标定

四极 振 荡 时 , 条带 B P M 能 测量 出横 向四极 分量 的 变化 , 从而 提供 了一 种测 量束 团横 向 四极振 荡 的方 法 。条 带 B P M 在 测量 束 团横 向四极 振荡 之前 , 需对 其 进行 标定 。为此 , 本 文 采 用 了二 维 网格 结 构 高斯 加 权 法 对该 条 带
振荡 时 , 可 以通 过一 些方 法来 测 量束 团 的横 向 四极 振 荡 , 国外加 速 器实 验 室如 日本 的 KE K 通 过 条纹 相 机 和频
谱 仪来 观察 束 团 的横 向 四极 振荡
; 由于条 带 B P M 可 以测 量束 团 的横 向 四极 分 量 , 所 以 当束 团激 励 出横 向
摘
要: 针 对 合 肥 光 源 二 期 改 造 工 程设 计 了 一 条 带 束 流 位 置 检 测 器 ( B P M) ,用 于储 存 环 中 束 流 参 数 在
线测 量。对条带 B P M 进行了位置信号 的离线标 定 , 采 用 差 比和 法 和 对 数 比法 进 行 计 算 , 获 得 了 灵 敏 度 系数 、 映 射 图 和 拟 合 经 验 多项 式 , 发 现 采 用 对 数 比 法 得 到 的 灵 敏 度 大 小 和 线 性 范 围好 于 差 比和 法 。对 和 信 号 进 行 离 线标 定 , 发 现 和信 号 相 对 中一 l f , 位置 处的归 一化值 在 ( 一5 mm,一 5 mr n ) 到( 5 mI T l ,5 mi i 1 ) 范 围 内 变 化 不 超 过 ±6 。该 条 带 B P M 也 用 来 测 量 合 肥 光 源 储 存 环 上 束 团 横 向 四极 振 荡 , 所 以 需 对 横 向 四 极 分离 线标 定 系统 如 图 2所 示 , 信 号 源产 生频 率 为 4 0 8 MHz脉冲信 号模 拟束 流 , 馈 人 天线 , B P M 电极 感应 信
合肥光源储存环新高频控制系统

步 辐射实 验 室 二 期 工 程 ” 项 }“ 子 _ 高频 系 统 改 {
造” 的一部 分 。新 高 频控 制 系 统 是 基 于 E I S PC 的分布式 控制 系统 , 2 0 于 0 3年 9月调 试完成 井 投 人运 行 , 现 了高 频 系统 的远 程 控 制 和运 行 实 数 据 的动 态监 测 , 足 了与 高频 系 统 相 关 的机 满
Ne RF Co r lS se f rH LS S o a e Ri g w nt o y tm o trg n
L U n a I Go g f ,H UANG i o g,AN — i ,J N i Gu— n r Yib n I Ka ,
W AN( ;Gu—h n J A h n,1 e— n ic e g, Da c u I . W imi I
软 件 设 计 及 测 试 结 果 。经 + 多 的 实 际运 行 表 明 , 年 法控 制 系 统 能 很 好 满 足 高频 系 统 相 关 的 机 器 研 究
和运行的需要 。
关 键 词 : 制 系统 ; P C ; 频 ; 存 环 ; 步 辐 射 光 源 控 E IS 高 储 同
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用光会有很大的扰动, 影响实验的质量; (*) 因竖直方向发射度的增加而导致光源有效亮度减小; (A) 影响机器 的各种参数, 如工作点的偏移、 (@) 减少束流寿命, 严重时会丢束。因此, 必须对束流闭轨畸变 ! 函数的变化等; 进行校正。
[ A] ! ! <6956; 凭借在矩阵计算和数据结果可视化等方面的优势, 已经在国外加速器中得到了普遍应用 。作
丁石川, ! 刘功发, ! 宣! 科, ! 李为民, ! 王! 琳, ! 王季刚, ! 李! 川, ! 鲍! 循, ! 郭卫群
( 中国科学技术大学 国家同步辐射实验室,合肥 *A++*$ )
!
! ! 摘! 要: ! 闭轨畸变对合肥同步光源的束流质量产生负面影响, 因此必须对闭轨畸变进行校正。本文介绍 了基于 <6956; 的合肥光源储存环束流轨道校正系统的工作原理、 开发过程及测试结果。该系统由束流轨道 测量系统、 校正铁系统和控制系统组成, 基于 <6956; 开发的束流轨道校正程序运行于操作员界面工作站上。 首先对获取的束流轨道数据进行分析和计算, 然后通过控制系统改变校正铁电源的电流以改变校正铁磁场强 度, 从而实现轨道校正。测试结果表明: 束流轨道的最大畸变由校正前的 @( @,# DD 下降到校正后的 +E *$$ DD; 标准方差 ( 783%) 由校正前的 *( $#, DD 下降到校正后的 +( +#C DD。该系统达到了设计目标。 ! ! 关键词: ! 束流轨道; ! 校正系统; ! 电子储存环; ! 响应矩阵; ! 全环校正; ! 局部凸轨校正 ! ! 中图分类号: ! 95B+A( ,! ! ! ! 文献标识码: ! 6
[ TU’ ] ( 合肥光源中参考的理想轨道是通过 NNP 技术测量的束基磁中心) , ! : 为测 ! ! 设 ! 8 为参考的理想轨道
G9H0 /! I=8CJ=85 A<8DB<D85 EK B>EA5C E8L9< BE885B<9E; A@A<5: KE8 IM" 图 /! IM" 闭轨校正系统硬件结构
# 0 ($ 局部凸轨校正
[ /] , 如为满足实验站的需要而调整某处束流轨道的位置。通 ! ! 在储存环某些特定的位置需要使用局部凸轨
过调节某几块校正铁的磁感应强度, 使得在这几块校正铁之间的轨道发生偏移, 但其他地方的轨道位置保持不 变, 从而实现局部凸轨。
第L 期
丁石川等:基于 9BC’B7 的合肥光源储存环束流轨道校正系统
G9H0 *! 4>EA5C E8L9< 9; ?E89WE;<=> 7>=;5 L5KE85 H>EL=> BE885B<9E; 图 *! 全环校正前水平方向的闭轨
G9H0 )! 4>EA5C E8L9< 9; ?E89WE;<=> 7>=;5 =K<58 H>EL=> BE885B<9E; 图 )! 全环校正后水平方向的闭轨
向的束流轨道位置, 所以束流轨道响应矩阵为 @# G A* 的形式。对该矩阵的分析和求解采用奇异值分解法 ( 7HIJK’LM %L’K= 8=N&D>&OH&I , 7%8) 。 & ( &’ 响应矩阵的定义和测量 ! ! 电子储存环中, 束流轨道位置的测量及其畸变的校正是用沿环分布的 " 组 ;0< 和 " 组校正铁来完成的。 由于每个校正铁都是单独供电的, 因此可以通过改变其电流值来控制校正铁的磁感应强度。校正铁磁感应强 度的变化会引起轨道偏转, 即束流的位置会发生变化, 这两者之间是线性关系, 表示成全环矩阵形式 ! P "! 萨伐尔定律得到。 ! ! 因此, 可以通过给校正铁一组设定值, 测量每个设定值对应的 ;0< 值, 然后根据式 (") 求出响应矩阵。在 合肥光源中, 响应矩阵实际测量的过程如下: 对 A* 台校正铁电源, 每次读取 " 台校正铁电源的电流设定值 "( # # P ", *, A, …, A* ) , 在 " # 基础上增加或减少一个量 !", 并重新设定电流。然后, 对 @# 个 ;0< 通道连续读取若干 次电流值, 并求平均。将增加 !" 和减少 !" 时 ;0< 分别得到的电流平均值相减, 就得到了响应矩阵的第 # 列。 这样就得到了束流轨道的响应矩阵。 (") 式中: ! 为束流的位置 ( ;0< 的测量值) ; " 为响应矩阵。而磁铁磁感应强度 ! 和其电流 " 的关系可以由毕奥?
! ! 合肥光源 ( -57) 是一个专用的同步辐射光源, 其电子储存环的能量为 #++ <=%。在储存环中存在多种非 理想因素, 如磁铁元件的制造误差和安装误差、 高频腔 4F 频率的变化等, 这些因素使得束流的实际轨道与原
[ "] [ *] 。闭轨畸变通常会引起以下这些负面效应 : (") 对实验站的 来设计的理想轨道之间存在偏差, 即闭轨畸变
A59;
强
激
光
与
粒
子
束
第 A9 卷
!" 程序流程图
[ (] ! ! "#$%& 系统是以记录为驱动的, 所有在线数据都以记录形式分布在 $’% 的实时数据库中 。通过 "#$%&
提供的接口 )%* ( )*+,*- ./01123 0..244 ) ,)*+,*- 能直接对 "#$%& 系统中的记录进行读写操作。轨道校 正系统的程序流程如图 5 所示。
#" 结" 论
! ! 作为基于 )*+,*- 的合肥光源物理应用程序的一部分, 束流轨道校正系统的开发已经完成, 该校正系统 可以实现响应矩阵测量、 全环校正和局部凸轨校正。测试结果表明, 进行全环校正时, 束流轨道的最大畸变由 校正前的 67 689 :: 下降到校正后的 ;7 <(( ::; 标准方差 ( &="> ) 由校正前的 <7 (98 :: 下降到校正后的 ;? ;9@ ::。进行局部凸轨校正后, 既能生成局部凸轨以满足个别实验站的要求, 同时又有效的避免产生多余 的轨道畸变。该系统达到了设计目标。下一步, 将继续开发色散校正、 相位分析等物理应用程序。 ! 函数分析、 参考文献:
为基于 <6956; 的合肥光源物理应用程序的一部分, 束流轨道校正系统的开发已经完成。在测得的响应矩阵 基础上, 该系统可实现全环校正和局部凸轨校正。
&’ 响应矩阵
! ! 束流轨道的响应矩阵反映了束流粒子运动的规律, 轨道校正系统的工作从测量响应矩阵出发。在合肥光
[ @] 源的电子储存环中 , 共有 *@ 个束流位置监测器 ( ;0< ) 和 A* 块校正铁, 每个 ;0< 能同时监测水平和垂直方
[A ] ! 金玉明7 电子储存环物理 ( 修订版) [ )] 7 合肥: 中国科学技术大学出版社, <;;A : A;BCA;67 ( DE1 F )7 #/G4E.4 HI 232.JKH1 4JHK0L2 KE1L ( K2ME42N 2C NEJEH1) 7 O2I2E:P1EM2K4EJG HI &.E21.2 01N +2./1H3HLG HI %/E10 #K244, <;;A : A;BCA;6 ) ! 李京祎7 O,& 控制系统及基于控制系统的物理研究 [ =] 7 合肥: 中国科学技术大学, <;;<7( ,E D F7 O,& .H1JKH3 4G4J2: 01N Q/G4E.03 K2420K./ [<] R042N H1 .H1JKH3 4G4J2:7 O2I2E:P1EM2K4EJG HI &.E21.2 01N +2./1H3HLG HI %/E10, <;;< ) ! %HKR2JJ D,+2K2RE3H *7 $1J2K0.JEM2 HKREJ .H1JKH3 E1 )*+,*[ S] 7 #*%<;;A ,%/E.0LH,P&*, <;;A7 [B] [6] ! 徐宏亮, 李京一, 孙葆根7 合肥储存环电子束平衡轨道的调整及闭轨校正 [ D] 7 原子能科学技术,<;;B ,!$ (A) : ACB7 ( TU O ,,,E D F,&U1 V7 "32.JKH1 2WUE3ERKEU: HKREJ 0NXU4J:21J 01N .3H42N HKREJ .HKK2.JEH1 E1 O2I2E 232.JKH1 4JHK0L2 KE1L7 !"#$%& ’()*+, -&%)(&) .(/ 0)&1(#2#+,, <;;B , !$ (A) : ACB ) [5] ! 程云鹏7 矩阵论 ( 第二版) [ )] 7 西安: 西北工业大学出版社, <;;6 : A<BCA<57( %/21L F #7 )0JKEY J/2HKG ( 42.H1N 2NEJEH1 ) 7 TEZ01:[HKJ/\24J2K1 <;;6 : A<BCA<5 ) #H3GJ2./1E.03 P1EM2K4EJG #K244, [8] ! 刘功发, 李京! , 李为民7 合肥光源储存环控制系统 [ D] 7 核技术, <;;6 , %$ (@) : 5;AC5;57 ( ,EU V ],,E D F,,E ^ )7 O,& 4JHK0L2 KE1L .H1JKH3 4G4J2:7 34&2).* 0)&1(%54), <;;6 , %$ (@) : 5;AC5;5 ) ! ,E D F,,EU V,,E ^7 %3H42N HKREJ .HKK2.JEH1 HI O,& 4JHK0L2 KE1L [ S] 7 #*%<;;A ,%/E.0LH,P&*, <;;A7 [@] [9] ! 孙葆根, 徐宏亮, 曹涌, 等7 合肥光源束基参考轨道的测量和全环校正 [ D] 7 核技术, <;;5 , %& (A) : 5C97 ( &U1 - V,TU O ,, %0H F,2J 037 )204C <;;5 , %& (A) : 5C9 ) UK2:21J HI R20:CR042N :0L12JE. .21J2K HI WU0NKUQH324 01N L3HR03 HKREJ .HKK2.JEH1 IHK O,&7 34&2).* 0)&1(%54), [( ] ! #/E3EQ &,D012J *,)0KJE1 _7 "#$%& S2.HKN S2I2K21.2 )01U03 [ "- ‘ ’, ] 7 /JJQ: ‘ ‘ \\\7 0Q47 0137 LHM ‘ 04N ‘ .H1JKH34 ‘ 2QE.4 ‘ "QE.4=H.U:21J0JEH1 ‘ QQC =2M)01U034 ‘ S2.HKNS2I ‘ S2.HKNK2I7 QNI, A((9C;57