强流束晕-混沌的模糊逻辑控制研究

以周期性磁场聚焦传输通道中的K-V(Kapchinskij-Vladimirskij)分布离子束为例,引入带偏置的升余弦函数近似刻画实际磁场,理论分析了通道中强流离子束的束晕-混沌动力学行为。针对束晕-混沌的控制问题,提出了束晕-混沌的模糊逻辑控制方法。模糊控制器采用Mamdani推理系统,其输出作为控制因子线性调整外部磁场强度。用模糊相平面法分析了控制系统的稳定性。仿真结果显示：在控制条件下,混沌变化的束包络半径被稳定控制;将该方法应用于多粒子模型,消除了束晕及其再生现象,束的品质获得较大提高。该模糊控制方法具有不依赖束输运数学模型、控制器简单、磁场调节呈线性关系、易于工程实现等优点。     

束晕-混沌的神经网络自适应控制

首先研究了强流离子束在周期磁场聚焦通道中传输时产生的束晕-混沌动力学行为,采用的周期磁场聚焦强度形式为与实际相近的余弦函数形式。然后利用神经网络方法对非线性复杂系统控制的优越性,提出前馈反传神经网络方法对强流离子束中束晕-混沌进行自适应控制。通过适当选择的神经网络控制结构和线性反馈系数以及自适应调整神经网络的权系数,可将强流离子束的包络半径达到束匹配半径的控制目标,且束包络的抖动大小明显减少,同时束晕-混沌现象得到了明显的抑制。     

强流质子直线加速器中束晕现象研究

从束流包络方程与单粒子运动方程联立模型出发，考虑了纵向能量方程的耦合，研究了强流质子直线加速器中的束晕现象。采用相交间的Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面方法和实空间Ｐｏｉｎｃａｒｅ截面方法，研究了周期聚焦系统失配的情况下束晕的形成以及加速对束晕形成的影响。     

强流束晕-混沌的控制方法研究进展

强流束产生的束晕-混沌已成为强流离子束应用中的关键技术之一。束晕-混沌具有时空复杂性,需进行有效的控制才能确保强流离子束的许多重要应用。特别是强流离子束在核材料生产与增殖、放射性废物嬗变、放射性药物生产及重离子聚变等国防和国民经济领域中具有很好的应用潜力和发     

束晕-混沌的神经网络自适应控制

研究了强流离子束在周期磁场聚焦通道中传输时产生的束晕-混沌动力学行为，采用周期磁场聚焦强度形式为与实际相近的余弦函数形式。利用神经网络方法对非线性复杂系统控制的优越性，提出前馈反传神经网络方法对强流离子束中束晕-混沌进行白适应控制。通过适当选择的神经网络控制结构和线性反馈系数以及自适应调整神经网络的权系数，可将强流离子束的包络半径达到束匹配半径的控制目标，且束包络的抖动大小明显减少，同时束晕-混沌现象得到了明显的抑制。     

强流束晕-混沌的滑动模控制方法

本工作在以往工作的基础上,通过进一步理论分析,提出了一种滑动模控制的新方法,可实现对强流质子束的束晕-混沌的控制。该法可简单地把束晕-混沌行为看作为质子两种运动状态之间来回不断地进行动力学行为开与关的切换过程。这两种运动的结合导致了相空间的混沌运动(图1)。 为此,导出等价的控制器     

束晕-混沌的控制方法

强流离子束在核科学与工程、国防与民用工业和医疗等许多方面都有极其重要的应用和诱人的发展前景,尤其是近年来强流加速器驱动的放射性洁净核能系统是国内外关注的热门课题。强流离于束形成的束晕-混沌-复杂性现象已成为强流离子束应用中的关键问题之一。目前不仅必须深入研究这类束晕-混沌的复杂特性及其产生的物理机制,而且需要研究如何实现对束晕-混沌的有效控制,     

强流束传输中束晕的形成

放射性洁净核能系统的强流加速器中，绕束核外围的束晕最容易损失在机器壁上，产生超标的放射性，弄清束晕形成的机制，寻找尽量降低束损的加速器设计方法，对于建造这样的强流加速器至关重要。文章人束晕理论 方法等方面进行了综合论述，并在其中给出一些初步研究结果。最后，讨论了束晕研究中尚待解决的课题。     

周期性聚焦结构中强流束的共振与束晕形成

强流束中的束晕形成是研制下一代高功率加速器必须解决的关键问题之一。为此研究了周期性聚焦结构中强流束的非线性共振、参数共振与束晕形成的关系 ,给出强流束中非线性共振、参数共振的共振范围表达式及其随束流空间电荷效应变化的数值结果和图表曲线 ,提出由非线性共振而激发的束晕形成的空间电荷效应极限 ,为下一代高功率加速器的物理设计提供理论依据。     

小波反馈函数离散控制强流质子束晕—混沌

考虑到工程上的需要,对所用的比较复杂的小波函数形式进行简化,设计简化的小波函数形式: 小波函数反馈控制器为: 应用它的离散控制方式对束晕-混沌进行了控制,达到了很好的效果。该方法采取了灵活多样的控制策略,先应用小波函数反馈控制器进行单周期反馈控制,使束达到一定的近似平稳控制效果:然后改用多周期离散反馈继续控制,一直到最佳控制结果:两种控制方式结合,既实现了有效控制,又便于实际应用和减少经济费用。以初始条件遵从K-V分布的质子     

以离子数比为变量的束晕-混沌模拟控制

文章改变以往习惯于以离子束均方根半径等为控制变量的束晕-混沌模拟控制方法，取匹配半径外离子数与总离子数之比为控制变量，并构造一对数函数控制器，以进行束晕-混沌控制的模拟研究。结果显示，新的控制方法对强流加速器中5种初始分布的离子束均有较好的控制效果。由于此方法只需探测跨越匹配半径的离子数，在实验上有实施的可能。      

洁净核能系统中的复杂性与束晕—混沌的控制

在原子能科学技术领域,历来广泛存在十分复杂的各种问题。例如,热核聚变及其高温等离子体是当今最复杂物理和工程问题之一,各种复杂性（包括分岔、混沌和湍流）无所不在。经几代科学家和工程师等的努力,已取得了重大进展,原理性问题已经证明,但还没有达到或解决可利用的商业发电的程度,根据估计,可能要推迟到新世纪的后半叶。因此,从裂变能的商业应用到聚变能的商业应用是一个相当长的时期,估计裂变能的商业应用还有近百年的“独占”地位。目前,核裂变能仍然是核电主要发展方向。但核裂变能还存在一些     

强流质子束晕—混沌的小波反馈函数的周期连续控制方法

强流离子束不论在国防还是在工农医等方面都有着极其重要的广泛应用和发展前景。但是,在强流质子流下产生了束晕-混沌现象,导致束流最终打到加速器的管壁上面,引起放射性剂量超标,这是强流粒子束应用中,特别是在加速器驱动的洁净核能系统中所不允许的。国外实验采用束流限制板挡掉外圈粒子,而其它许多限束措施并不奏效,随着束的继续行进,     

23 束流输运网络中的束晕-混沌控制

强流下束流输运网络中会产生束晕-混沌现象，给加速器装置带来损害。因此，希望通过数值模拟和理论分析找到一种更加有效的控制束晕-混沌现象的方法。     

填充因子对K-V分布束晕-混沌控制效果的影响

系统地研究了周期磁聚焦束流传输网络中填充因子对强流离子加速器K V分布束晕 混沌控制效果的影响。通过数值模拟,确定了束晕 混沌控制效果较好的填充因子的取值范围为 0.75~0.99,从而把以往填充因子只凭经验取个别值的研究扩大到可在一个较大的范围取值。另外,还发现了填充因子取值为0.59~0.67时束截面上离子数密度分布由均匀分布变为沿径向出现一峰状分布现象,从而为离子束应用提供了新的参考。     

基于束晕-混沌的网络保密通信

构造具有束晕-混沌特性的小世界网络,采用3种束晕-混沌同步方法,即驱动-响应同步、小世界拓扑耦合同步、多局域小世界拓扑耦合同步方法,分别设计了小世界网络保密通信的3种电路方案。应用Matlab的Simulink软件进行仿真试验,实现了对小世界网络通信信号的加、解密。仿真实验证明了这些通信方案的可行性,这将为进一步工程设计和电路的网络实验研究提供理论基础和参考。     

束晕-混沌的主要特性研究

我们最近的研究表明,强流离子束产生的束晕-混沌具有以下复杂性的特点。 1)质子轨道对初值具有高度的敏感性,即两条相邻轨道演化后很快以指数发散,在相平面内形成混沌吸引子,它们都具有其长期行为不可预测性。实际上,束晕-混沌既有混沌的所有特性,又有自己的独特性质。     

Full-Gauss分布束的束晕-混沌模拟控制

本工作基于束晕-混沌的非线性控制策略,对周期性聚焦磁场中初始分布满足Full-Gauss分布的离子束进行模拟研究,提出了控制其束晕-混沌的简单函数控制器,并给出具体的实施方案。数值模拟结果表明,运用这种方法不仅可消除束晕及其再生现象,达到对束晕-混沌的有效控制,而且可控制束流到高斯分布。     

周期性聚焦系统中束晕形成的模拟研究

运用ＰＩＣ多粒子模拟方法,讨论了周期性聚焦系统中束晕形成的机制。为了真实,自洽地描述束晕的形成,假定相空间的初始粒子分布分别满足水袋型,抛物线型以及高斯型等相空间分布。通过数值模拟计算,得到了束晕强度,发射度增长随失配因子及调谐衰减变化等一系列结果。     

具有小世界和无标度拓扑的束流输运网络中束晕-混沌的同步与控制

针对噪声对混沌系统同步的影响的研究有很多，结果发现在一定条件下噪声这种无序的、随机的性质也能够驱动或加强混沌系统的同步。尝试在小世界网络SW模型和无标度BA模型的基础上构造束流输运网络，在束流输运网络中每个束晕一混沌系统的砣向量上都引入一噪声驱动项，