BEPCII控制系统前端VME系统研究

介绍了前端VME系统的组成和控制计算机及相关I／O设备控制技术的研究。针对Motorola公司的PowerPC750系列控制计算机MVME5100的实时操作系统VxWorks和板机支持包BSP的调试过程中存在的问题,提出了切实可行的解决方案。在北京正负电子对撞机重大改造工程中,解决了BEPCII前端控制计算机的关键问题,对今后BEPCII控制系统和束测系统前端控制奠定了基础。     

北京正负电子对撞机注入控制系统的开发

在北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPCII)中,注入控制系统承担的任务是对冲击磁铁电源进行开关机、升降流、状态显示、故障报警等操作,并将从示波器采集到的脉冲电源的波形信号通过以太网送入前端控制计算机的IOC中,在中央控制室进行监控.描述了BEPCII注入系统冲击磁铁电源的控制方式和原理,以及在实验物理和工业控制系统(EPICS)环境下系统的构建及数据库和应用软件的开发.     

EPICS在RTEMS上的实现

EPICS是用于开发分布式实时控制系统的软件工具包,广泛应用于粒子加速器、高能物理实验、天文望远镜等大型科学实验设备的控制系统的开发。阐述了EPICS在RTEMS上实现的原理和方法,介绍了以RTEMS作为前端IOC的实时操作系统而实现的EPICS样机系统,为EPICS的研究和EPICS在实际项目中的应用提供了一种新的IOC操作系统平台。     

BEPCII电子日志系统

由于北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)建设和未来运行的要求,需要提供一个开放的电子日志平台,供BEPCII开发和运行人员进行日志录入并通过网页访问电子日志系统,摆脱传统的书面形式的日志,给大家提供一个公开透明的日志平台.本电子日志系统以德国DESY的电子日志系统为模板研制而成.用了目前比较成熟的JSP技术来生成动态Web应用.本文将介绍BEPCII电子日志系统的研发背景和过程.     

使用ORACLE管理EPICS数据库的研究

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCII)控制系统使用EPICS组态软件包构建。EPICS的核心是驻留在前端机IOC上的分布式数据库。该分布式数据库通常是在主机上用工具软件VDCT或文本文件生成,然后通过网络装载到前端机IOC上。目前,BEPCII控制系统的信号量有两万多个,分布在20多个IOC上。这么多的数据库分别由设备控制人员使用VDCT或文本自行开发,没有一个统一的管理工具对其进行透明化管理。介绍了当前国内外使用ORACLE管理EPICS数据库的现状,分析了EPICS数据库并研究了ORACLE数据库管理系统存储和管理EPICS数据库的机制,介绍了OR-ACLE与EPICS数据库接口的软件开发过程及其应用。     

静力水准系统在BEPCⅡ预准直中的应用

本工作研制静力水准系统，用于北京正负电子对撞机升级改造工程（BEPCII）储存环和其他关键部位垂直方向位移的实时监测。通过分析测量数据，确定了静力水准系统在BEPCII预准直中应用是可行的，系统的精度等技术指标符合应用要求。这些数据也为工程安装、测试提供了很好的参考。本文还介绍了静力水准系统在使用过程中的维护方法。     

加速器磁铁电源的被控对象辨识模块设计

国内加速器磁铁电源的控制策略基本上以比例-积分-微分(Proportion-Integral-Derivative,PID)控制为主,对被控对象的处理是基于物理模型归纳传递函数,并在此基础上设计控制器。该方法受制于物理模型中元器件参数的不精确性和结构上的不确定性,更重要的是控制器设计一般不关注被控对象的内部机理而是其输入输出(Input-output,I/O)特性。本文提出一种可工作于电源数控平台上的辨识建模方法,其表现出了更好的实时性、适用性和通用性。借助一类子空间模型辨识方法(Multivariable Output Error State s Pace,MOESP),在现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)上有针对性地设计模块,并使用可编程片上系统(System On a Programmable Chip,SOPC)集成软核处理器来完成数据处理和参数计算。基于北京正负电子对撞机II期(Beijing Electron Positron Collider II,BEPCII)和加速器驱动次临界系统(Accelerator Driven Sub-critical System,ADS)磁铁电源数控平台的被控对象辨识模块已成功运用在BEPCII和ADS电源样机上。经过严格的测试表明,辨识模型可以对电源的实际输出电流作出较精确的预报。该辨识模块易于使用,为控制系统设计提供了关键信息,适用于各种特性的负载。     

CSRe与RIBLLⅡ实时数据交互系统

介绍了国家重大科学工程项目--兰州重离子加速器冷却存储环(HIRFL-CSR)的实验环(CSRe)以及RIBLLⅡ的子系统--实时数据交互系统.该系统主要实现对前端电源设备的实时同步控制,具体的实现方法是从控制Web界面输入的前端控制设备所需的数据信息传送至中心Orade数据库,再更新至前端服务器的Orade数据库,随后传送至ARM板中的sqlite数据库,给DSP板提供输入数据信息,通过同步触发事例对电源设备进行同步实时控制.该系统正在RIBLLⅡ的测试中,运行正常、可靠性强、性能稳定.     

BEPCII基于数字采样的鉴相器设计

在北京正负电子对撞机重大改造项目(BEPCII)中,定时系统承担的任务是对储存环以及直线的各部分设备提供同步信号,从而协调整个对撞机系统的正常运行。描述了BEPCII定时系统鉴相器的设计原理和误差分析。该鉴相器用于对BEPCII不同途径传输的两路499.8MHz信号的相位进行鉴别。采用纯数字电路,不受温度以及湿度影响。且鉴相精度在1o以内。     

SHINE腔式BPM系统射频信号调理前端研制

基于低温超导直线加速器的上海硬X射线自由电子激光装置（SHINE）需1个分辨率可达200 nm的束流位置测量系统,以实现电子束与光子束在波荡器中的紧密相互作用和能量交换。现已研制的束流位置测量系统不能完全满足上述要求,为此,基于对关键技术指标的分配,设计研制了一个由C波段腔式探头、低噪声系数的单路下变频至低中频的射频信号调理前端以及专用数字信号束流位置处理器构成的CBPM系统样机。而作为连接腔式探头和数字信号采集电子学之间的桥梁,射频信号调理前端（radio frequency front end, RF前端）的结构和性能也直接决定了CBPM系统的性能。本文从SHINE对CBPM系统的整体需求为出发点,分析了系统对射频信号调理前端的指标分配,提出了一种放大器开关切换型RF前端的方案设计,并成功搭建了1套可模拟束流条件的离线全锁相采样测试平台。此外,在上海软X射线自由电子激光装置（SXFEL）中搭建了测试平台并完成了射频信号调理前端的带束性能评估,束流实验结果表明,在束团电荷量为100 pC、系统动态范围在±100 μm的条件下,采用腔式探头射频信号一分二的评估方法,位置分辨率可达71 nm,优于设计指标需求。