兰州重离子加速器冷却存储环控制系统

为了完成建设兰州重离子加速器冷却存储环,自主研发设计了其大型分布式控制系统。控制系统从功能上分为三层:业务管理层、前端控制层以及设备控制层。业务管理层主要包含控制管理程序、中心数据库以及同步时间系统;前端控制层主要包含前端服务器、前端控制器以及各其他控制器等;设备控制层主要为微控制单元 (MCU)多功能控制器以及被控设备等。其中中央数据库存储整个加速器的所有控制数据,为变能时控制系统的控制数据切换提供数据支持。从长期运行情况来看,控制系统需要进行相应的改进,但是能基本满足现行的实验需求。     

HL-2A装置低杂波加热实验系统的微机控制与数据采集设计方案

为了对等离子体与波的相互作用进行研究，在HL-2A装置中将开展低混杂波电流驱动和电子回旋加热实验，拟采用微机控制。同时为了使波加热实验简便、灵活，确保装置放电时人身安全和设备安全必须实施微机控制。HL-2A装置上低杂波加热实验系统微机控制主要任务是监视整个系统的运行状态、控制整个系统放电过程的时序、保护系统的逻辑控制以及与中央控制系统的通信联络等。     

一种新型激光参数综合测试仪

最近，北京测量与通信总体技术研究所设计并研制了一种激光参数综合测试仪。该测试仪主要由激光发射参数测试分系统、激光接收参数测试分系统、数据处理分系统及其辅助设备组成。激光发射参数测试分系统主要完成脉冲能量、输出功率、功率稳定性、脉冲宽度、工作重频、脉冲编码、激光发散角等参数的测试，包括激光功率能量计、数字存贮示波器、光斑测试仪等。激光接收参数测试分系统主要用于激光接收机灵敏度与动态范围等参数的测量。由激光光源、可变激光衰减器、激光功率能量计等组成。     

BEPCⅡ低温控制系统研制

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)首次应用低温超导技术建造低温系统.低温控制系统通过控制前端低温系统的压力、液位、流量和功率等过程变量,分别产生饱和液氦、两相氦和过冷的单相液氦,使用这三种不同形式的氦流来冷却超导设备.低温控制系统采用EPICS+PLC双层架构体系,实现对前端低温超导设备的全自动控制.EPICS主要完成低温系统的过程控制、逻辑控制和PID闭环控制;PLC负责前端关键设备的联锁控制,用于保护低温超导设备的安全.     

瞬态微光探测系统逻辑控制设计与实现

提出一种系统探测的逻辑控制方案．该方案以FPGA设计技术为核心，基于模块化编程思想，实现整个系统的逻辑控制功能．通过计算机仿真和实际电路测试，给出ens、ad_elk、oe、hbe等关键信号的逻辑时序仿真和测试波形．信号处理通道转换、电路延时、功耗等指标分析与测试表明，设计具有实时性、高集成度、高可靠性、低功耗和灵活性等特点．     

高功率激光装置前端能量控制系统

针对神光Ⅱ高功率激光装置前端预放系统输出的能量设计了一种远程能量控制系统,包括半波片-偏振片组合衰减装置以及闭环负反馈控制系统的设计.在光学调整方案上,设计了半波片-偏振片组合衰减装置,对激光能量进行衰减控制.在控制算法上,实现了对能量控制的闭环比例积分微分调整.在调整准确度上,实现了调整准确度为1%,误差低于0.1%的精确控制.本文所设计的高功率激光装置前端能量控制系统利用能量计、步进电机与计算机软件之间的相互通信来实现对能量的闭环比例积分微分控制,适用范围广,可扩展性好,并具有简单易调整、控制精密、结果准确等特点.     

基于特殊激光微造型工艺的控制方法研究

鉴于激光表面微造型技术加工金属材料时会带来较严重的负面热效应,提出"单脉冲同点间隔多次"的激光微造型新方法.通过对运动控制卡与自制的调Q控制卡的软件编程,利用声光调Q技术及伺服控制,完成了运动控制系统与激光系统的协同控制,从而实现激光加工新方法.整个系统通过工控机集中控制,利用该方法能够高效率加工出微观或宏观的造型形貌,且能显著减少激光加工所带来的热效应负面影响.该控制系统可在摩擦副表面加工出优化设计的微观形貌.经实际加工验证,设备能够满足加工要求且能获得较好的微观形貌和表面质量.     

产生钠导引星星群的钠信标激光合/分束技术

研究了脉冲光束的偏振和时序非相干合成技术,通过偏振合束器将两路50 W级500 Hz的589 nm钠信标激光在空间上合为一束光线,成功突破了100 W级μs脉冲全固态钠信标激光输出;利用脉冲激光同步延时器控制两路激光脉冲的时序,使其按先后顺序合成一束脉冲激光,重复频率提升到1 kHz。合束后的激光光束质量M²约为1.41,与单光束的光束质量基本保持一致,光斑抖动性约为40μrad,可满足激光钠导引星自适应光学系统的应用需求。与传统的相干合成方法相比,该偏振和时序非相干合成方案具有结构简单、稳定、效率高的优点,且整个系统无需复杂的相位控制机制,为脉冲激光功率扩展提供了新途径。基于上述技术基础,结合自主提出的精密偏振分光专利技术,在丽江天文台通过一台发射望远镜将四束25 W/束的μs脉冲黄激光发射到钠层,成功产生了四颗钠导引星,这一结果将有助于推动大型地基光学望远镜中多层共轭自适应光学技术的发展。     

基于LabVIEW的高功率微波驱动源监控系统

针对高功率微波源对前级驱动电源的计算机自动控制要求,设计了一套1 200 kV高功率微波驱动电源监控系统。系统采用多功能数据采集卡控制大功率调压器产生连续可调的工频电压,再经过环氧高压变压器和整流硅堆等转换为直流高压,对储能电容进行充电控制;采用高速数据输入输出卡控制触发系统按时序进行工作;监测计算机通过RS-485串口方式对直流高压、闸流管阳极电压、闸流管对地电流等进行实时状态监测;控制主机通过以太网与中央控制计算机实现通讯,可以单独控制电源工作,也可以通过中央计算机统一协调工作;采用LabVIEW作为软件开发平台,利用图形控件完成整个电源系统的控制监测等功能的设计;为了解决因电磁干扰强而引起的地电位抬高、高压采集不正常等问题,系统的软硬件都融入了可靠性设计。实验结果表明,该系统工作可靠稳定,实时性强,界面友好,操作简单,具有良好的可扩展性和移植性。     

激光光栅和反射镜姿态调节的高精度开环控制

为了提高高功率激光物理实验中激光束的精密对准度,提出了一种对激光光栅和反射镜姿态进行可视化、高精度调节的开环控制系统。该系统设计为由上位机、下位机和角位移微调机构等部分组成。从应用层通信协议、HostLink(Fins)协议和三维姿态模拟等方面介绍了上位机监控软件的设计;从步进电机驱动器复用、PLC电机断电相位记忆和下位机梯形图程序框图等方面讨论了下位机PLC控制系统设计;分析了角位移微调机构中通过把丝杆螺母的直线微位移转换为角度微位移来达到高精度转角分辨率的实现原理;并用实验数据验证了实际转角分辨率达到高精度设计要求。结果表明这种开环控制系统能够很好的实现对激光光栅和反射镜转角的高精度调节控制,对其他类似实验设备的高精度角度调整也具有借鉴意义。     

基于FPGA的PLC数据输出控制IP核设计

提出应用FPGA设计PLC数据输出控制IP核的思路。该IP核执行输出数据相关命令时,在内部时序脉冲控制下按照Y编号地址自主完成数据在存储单元的寻址和读写操作;论述了控制器的工作原理和电路设计,应用Verilog语言实现硬件电路的构建及功能;测试表明:该IP核可以自主完成对数据处理和输出要求,使数据输出与系统其它功能模块实现并行处理,提高了PLC运行速度。     

激光时序信号实时在线监测系统

激光时序信号实时在线监测系统用于氧碘化学激光器的总控系统中，全过程地实时监测强光系统及相关分系统的所有时序信号，在线提供信号脉冲时间、幅度、宽度等特性，动态显示关键信号的波形，并以文件形式记录保存。一旦发生故障，指挥员通过查看信号状态，能够在分系统电子线路繁杂、涉及环节和信号众多的总控系统内迅速判断故障原因，找到故障部位。本系统采用基于Compact PCI技术的工业级板卡，具有如下的功能和特性：（1）实时采集信号：采样时间可根据脉冲的宽度可调，信号脉宽最小为200ms；（2）在线提供信号的特性：信号发生时刻，脉冲宽度，脉冲幅度；（3）实时显示关键信号的波形，并记录保存；（4）所有信号的状态和特性以文件的形式保存记录；（5）对保存的信号可方便地进行后台的数据处理，如：绘制信号波形，计算脉冲宽度等；（6）作为第3方独立的试验测试系统，和各个分系统之间的信号连接相互隔离，避免彼此之间的干扰；（7）系统稳定可靠，易于维护，扩展方便。     

基于MAS的分布式控制软件系统模型

神光Ⅲ激光器实验装置计算机集中控制系统是一个大型分布式控制系统，被控设备类型复杂，控制点众多，控制要求高，需要对信息与资源共享、控制系统与物理环境协调一致等问题进行优化。传统的分布式控制难以实现大范围内信息和资源共享，不能较好地解决动态问题复杂性和不确定性。分布式智能Agent控制系统不仅能减少网络负担，取代许多远程调用，还能实时调整控制方式，配合被控制对象的变化，实现系统资源的充分利用。     

BEPCⅡ低温控制系统研制

北京正负电子对撞机重大改造工程(BEPCⅡ)首次应用低温超导技术建造低温系统. 低温控制系统通过控制前端低温系统的压力、液位、流量和功率等过程变量, 分别产生饱和液氦、两相氦和过冷的单相液氦, 使用这三种不同形式的氦流来冷却超导设备. 低温控制系统采用EPICS+PLC双层架构体系, 实现对前端低温超导设备的全自动控制. EPICS主要完成低温系统的过程控制、逻辑控制和PID闭环控制; PLC负责前端关键设备的联锁控制, 用于保护低温超导设备的安全.     

EAST中性束注入控制系统设计

中性束注入(NBI)是磁约束核聚变装置等离子体加热和电流驱动的重要手段。依据东方超环(EAST)NBI实验运行特点,设计了基于网络通讯的集散式控制系统。NBI控制系统采用计算机网络技术,按照控制层次分为远程监控层、服务器控制层和现场控制层,三层控制结构易于系统功能扩展与设备升级。一条束线的两个离子源可以独立运行控制,这为EAST第二条束线控制扩展奠定基础。实验表明,NBI控制系统具备了远程监控、连锁保护和数据处理功能,满足了NBI实验运行的自动化和可视化的需求。     

基于PLC的空调机组优化运行与控制系统设计

空调机组在实际运行的过程中,由于控制手段比较单一、运行参数波动大,常常需要进行人工调控。本文以PLC控制器为核心,设计了一套智能监控终端,通过对上位机和下位机程序的设计,完成了优化运行和控制系统的设计,能够同时完成系统各运行参数的优化和各设备的自动调控,大大提高了系统的调控效率和周期,降低了运行成本。     

无线激光通信系统的USB接口设计

提出一种计算机通讯系统的USB接口电路，通过其可完成两台计算机之间远距离激光无线通信任务。该接口电路具有安装方便、与主机的通信速度快、占用主机资源少等特点。文中对整个系统包括USB接口电路的设计，AN2131Q芯片固件程序的编写，USB设备驱动程序的编写以及Windows程序的编写进行了阐述。     

诊断中性束时序控制系统的研制

 在研究了诊断中性束(DNB)对控制时序要求的基础之上，针对传统控制系统带来的低可靠性和低集成度等不足，研制了一套DNB时序控制系统：包括主要由PC机和PIC单片机组成的硬件结构，以及在上下位机上开发的软件程序。实验表明该控制系统稳定可靠，为DNB装置投入HT-7实验奠定了良好的基础。     

大型ICF实验物理诊断系统的集中控制设计

 大型惯性约束聚变(ICF)实验中需要配备精密的物理诊断集中控制系统，以保证实验能够安全、高效地进行。针对国内正在建设的ICF大型激光装置，提出了一个完整的物理诊断集中控制系统构建框架。该ICF的物理诊断集中控制系统分两个层次。上层是管理控制层，由大型计算机组建的工作站和服务器构成，提供集中式操作控制、状态报告、数据采集、管理、处理和集中显示。下层是由大量嵌入式处理器构成的实时控制层，它直接面对装置各部分的控制点，由上层管理系统来协调下层每个处理器工作。采用现场可编程门阵列(FPGA)技术为该系统设计了两个子控制系统：在FPGA上为指令同步系统实现了一个高性能的嵌入式片上系统平台；利用FPGA将同步触发信号系统整合到PXI系统中实现集中控制。     

星光Ⅱ激光装置自动控制系统的研制

星光Ⅱ激光装置是一台能够输出三种波长的高功率钕玻璃激光系统，主要用于ICF基准物理实验。详细介绍了星光Ⅱ激光装置自动控制系统的研制情况，该控制系统对我国新一代高功率固体激光驱动器控制系统的设计具有一定参考价值。