用于长脉冲多束团直线加速器的SLED系统

根据长脉冲多束团直线加速器对输入微波波形的要求,系统研究了带有SLED的微波系统,由SLED基本理论推导了输出RAMP波形和平顶波形脉冲时SLED所需的输入波形,给出SLED的参数优化方法.用冷测实验对所发展的理论进行了验证,第一次用SLED产生了RAMP波形和平顶波形的RF脉冲.     

STF数字微波低电平系统研究

STF是KEK为国际直线对撞机(ILC)建立的试验装置. 在STF中, 数字微波低电平系统用于控制超导腔的RF相位和幅度. 在没有实际腔运行的情况下, 设计了一个基于FPGA技术的实时超导腔模拟器, 用于测试微波低电平系统的硬件和算法. 超导腔的数字控制器用FPGA实现, 其中采用了PI反馈控制和前馈控制算法. 测试表明, 超导腔模拟器和控制器都工作良好, 可用于STF微波低电平系统的进一步开发.     

一种新型的能量倍增器解调谐系统

在北京正负电子对撞机(BEPC)直线加速器工程中,参考美国SLAC微波脉冲压缩技术,成功地研制了能量倍增器(SLED).该装置自1988年运行以来,一直存在一个隐患,解调谐系统设计有问题,不能随便解谐.BEPCⅡ经常需要长脉冲束流,这就要求能量倍增器能够方便地进行解调谐.为此,参考日本KEK的资料,对目前能量倍增器解调谐系统进行了彻底的改进,完成了新的SLED解调谐系统的研制任务,并在加速器上成功地进行了高功率试运行.     

2x2中继混合射频/自由空间光航空通信系统性能分析

基于解码转发中继方式,研究了2×2中继条件下混合射频/自由空间光(RF/FSO)航空通信系统的性能。建立了2×2中继混合RF/FSO通信系统模型,利用Meijer’s G函数推导出该系统信噪比的概率分布函数及累积分布函数,并推导了该系统平均误码率(BER)和中断概率的闭合表达式。仿真分析了大气湍流强度、孔径尺寸和调制方式对平均BER和中断概率的影响。结果表明,孔径平均效应可有效改善混合RF/FSO航空通信系统的性能,2×2中继通信系统性能明显优于1×1中继通信系统。     

空间电扫描型低相干干涉长距离光纤传感解调系统

基于双超辐射发光二极管(SLED)光源研究了空间电扫描型低相干干涉长距离光纤传感解调系统。通过负透镜扩束搭建了紧凑解调干涉光路,分析了双SLED光源功率比对低相干干涉条纹形态的影响并探讨了传输损耗的功率比补偿。针对双SLED光源干涉条纹的特点,提出了双阈值的任意极值解调算法,并进行了压力解调实验。结果表明,在50~180 k Pa的压力范围内,利用不同峰值,可以实现0.24%~0.40%F.S.(F.S.为全量程)的解调精度,光纤传输距离达到1.76 km,与理论分析吻合。     

正弦振动控制系统仿真与算法改进

为了进一步认识正弦振动控制算法和分析试验中出现的控制问题：(1)固定带宽式跟踪滤波器低频段幅直识别精度较低；(2)正弦扫频遇尖峰或尖谷时，引起的控制谱超差，继2002年开展正弦振动控制算法研究和电动振动台建模研究的基础上，建立了正弦振动控制仿真系统。通过仿真，就固定带宽式跟踪滤波器幅值识别和常规正弦振动控制算法对具有高Q值尖峰模型的控制问题做出了原理性的剖析，并在此基础上提出了一种基于FFT的幅值识别方式和多种幅值修正控制算法改进策略。     

基于RBF-ARX模型的四旋翼飞行器的预测控制

四旋翼飞行器模型的准确性对系统的控制效果和安全运行起着关键作用,具有非线性的飞行器系统较难准确建立其物理模型,提出了一种新型基于RBF-ARX模型的预测控制算法,并通过仿真和实控实验,证实了该方法可行性和有效性。     

面向系统仿真的垂直腔表面发射半导体激光器模型

建立了一个基于速率方程,考虑了热效应、空间烧孔效应的垂直腔表面发射半导体激光器的模型,并根据其物理和几何特性,通过正交变换简化了速率方程的计算,从而得到一个新的高效的面向系统连接的仿真模型,并将此模型用于激光器和光纤之间的耦合。实验结果表明,此模型可以广泛地应用于面向系统连接的光学仿真。     

智能分区PID控制算法在电动缸伺服系统中的研究

针对电动缸伺服系统中的非线性环节,本文采用带线性补偿的分区二级前馈PID控制算法。首先建立电动缸伺服系统的仿真模型,并采用单组控制参数的二级前馈PID控制算法,通过仿真发现系统存在着抖动、精度较低的问题。然后提出了具有线性补偿的分区二级前馈PID控制算法,改进了相应的控制器结构并实现控制器的数字离散化。最后通过线性补偿的方法整定实际系统在各分区的控制参数,计算出相应的控制量。对比分析实际系统的稳态误差,发现智能分区PID控制器在电动缸伺服系统中能够取得更好的控制效果。     

多无人机三维群集算法的适用性研究与改进

针对多无人机群三维空间运动的复杂群集控制问题,提出了基于生物群集行为、依据Reynolds规则描述的三维群集控制算法。已有的研究大多将无人机群集运动简化为二维平面运动,但这不符合实际控制需求。为此,将群集控制算法和人工势场算法推广到三维无人机群集控制中,建立了三维无人机群空间运动模型,通过多种不同条件下的仿真,研究了两种算法在三维群集控制中的有效性。结果显示两种算法用于三维群集控制均具有一定效果,但相对二维所需要的条件更为苛刻。同时,注意到智能算法具有更好的群体聚集效果,而人工势场算法则避碰效果更迅速明显。据此,对人工势场算法和智能算法进行了改进,通过在距离大于平衡点时采用智能算法聚集,在距离小于平衡点时采用人工势场算法避碰,得到能同时获得更好的聚集、避碰效果的新的群集控制算法。     

Modeling of the RF system for the normal conducting linac

To study the new RF control methods, a mathematic model of the RF system for the normal conducting linac is built and implemented with the software of Matlab. The model contains some typical units of the RF system, such as the klystron, the SLED and the traveling wave accelerating tube. Finally, the model is used to study the working point of the SLED and the adaptive feed forward algorithm for the RF control system. Simulation shows that the model works well as expected.     

Error and jitter effect studies on the SLED for the BEPC Ⅱ-linac

An RF pulse compressor is a device used to convert a long RF pulse to a short one with a much higher peak RF magnitude. SLED can be regarded as the earliest RF pulse compressor to be used in large-scale linear accelerators. It has been widely studied around the world and applied in the BEPC and BEPC linac for many years. During routine operation, error and jitter effects will deteriorate the performance of SLED, either on the output electromagnetic wave amplitude or phase. The error effects mainly include the frequency drift induced by cooling water temperature variation and the frequency/Q 0 /β unbalances between the two energy storage cavities caused by mechanical fabrication or microwave tuning. The jitter effects refer to the PSK switching phase and time jitters. In this paper, we re-derive the generalized formulae for the conventional SLED used in the BEPC linac, and the error and jitter effects on SLED performance are also investigated.     

A New Type of Detuning System of RF Compressors (SLED)

In our SLAC type of RF pulse compressor (SLED), the detuning device works not as well as expected. It happend that the detuning needles sticked to the sleeves when working at detuning mode. Due to this reason, we can not measure its energy multiplication factor. To solve the sticking problem of SLED needles, a prototype of the new SLED detuning system has been developed and it has been operated with high power successfully on BEPC Linac.     

3 dB桥误差对能量倍增器性能的影响

根据能量倍增器的工作原理,对3 dB桥误差引起的能量倍增器性能变化进行了理论分析,并对BEPC和BEPCⅡ直线加速器所使用能量倍增器的3 dB桥误差进行了讨论,为判断焊接后3 dB桥桥臂波导变形提供了理论参考。结果表明:无论是功率分配不平衡,还是相位关系偏离,都会使部分功率反射回速调管。功率分配不平衡和微波相位关系偏离值越大,则功率倍增因子下降得越多。     

能量倍增器法微波脉冲压缩

为了开展S波段能量倍增器脉冲压缩实验,对能量倍增器进行了冷测和热测工作,主要包括对能量倍增器的指标、参数的测量以及在高功率下对能量倍增器的输出功率、功率增益等参数的测量。实验中,完成了微波固态源系统的改造,研制了同步信号控制器,研究了输入输出脉冲宽度对输出峰值功率的影响,并对实验中可能的射频击穿问题进行了研究。在输入功率5 MW时,得到了功率增益7.122,输出脉宽260 ns,输出峰值功率35.35 MW。     

Modeling and analysis of SLED

SLED(SLAC Energy Doubler) is a crucial component for the C-band microwave acceleration unit of a soft X-ray Free Electron Laser(SXFEL). To study the behavior of SLED, a mathematical model is commonly built and analyzed. In this paper, a new method is proposed to build the model of SLED at the Shanghai Institute of Applied Physics. With this method, the parameters of the two cavities can be analyzed separately. Also it is suitable to study parameter optimization of SLED and analyze the effect from the parameters variations. Simulation results of our method are also presented.     

C波段能量倍增器的研制

C波段(5712 MHz)能量倍增器——SLED是我国研制的首台C波段能量倍增器。简述了利用三维电磁场仿真软件HFSS和CST对C波段能量倍增器的高品质因数储能腔、耦合孔、3 dB桥等进行优化设计的情况,对加工的能量倍增器做了射频低功率测试,实验测试和理论计算的一致性很好,测试结果表明所有技术参数指标均达到了设计要求。     

Microwave System for BEPCⅡ-Linac

Specifications of microwave system for BEPCⅡ-Linac were enhanced by a wide margin in comparison with those of the microwave system for BEPC-Linac. For this reason many RF components must be developed and improved. This paper introduces the developments of SLED detuning system, accelerating section, high power waveguide valve, high power dummy-load, and medium & high power waveguide attenuator/phase shifters. High power operation of the microwave system has been carried out.