【摘 要】
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使电子枪具有稳定的发射束流是加速器控制的主要内容之一,对加速器的正常运行具体十分重要的意义。由于电子枪阴极发射特性具有非线性和不稳定性的特点,而且阴极又具有较大的
【出 处】
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中国科学院研究生院 中国科学院大学
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使电子枪具有稳定的发射束流是加速器控制的主要内容之一,对加速器的正常运行具体十分重要的意义。由于电子枪阴极发射特性具有非线性和不稳定性的特点,而且阴极又具有较大的热惯性,因此很难用精确的数学模型表示其发射特性。而模糊PID控制器兼有模糊控制器和PID控制器的优点,即模糊控制器具有适用于非线性、无精确模型的系统、鲁棒性好等优点;PID控制器具有控制精度高、静态误差小等优点。因此,我们将模糊PID控制算法应用到电子枪控制中,实现PID参数的自整定,达到束流稳定控制的目的。
本文提出了以ARM和CPLD为核心架构的数字式可控硅移相调压方式实现电子枪的束流控制。将ARM微处理器LPC2220作为主控制器,负责电子枪控制算法的实现、与CPLD控制器和上位机的通信、对信号的采集和处理、键盘控制、LCD显示以及故障处理与保护等;将CPLD芯片EPM1270作为从控制器,用于形成六路移相触发脉冲。ARM与CPLD之间利用SPI协议进行数据传送和控制。预留了上位机与ARM之间的RS485通讯接口。采集与处理的信号包括加速器束流、加速器能量和可控硅输出电压等信号。模糊PID算法通过查表方式实现,即从MATLAB程序产生的三个模糊控制表中获得PID参数的整定量。
通过实验表明,该控制系统可以稳定地控制电子枪束流。与常规PID相比,模糊PID控制获得了较好的控制效果,改善了系统的静、动态性能,增强了系统适应能力和鲁棒性,实现了预期的功能。
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