用于实现能量倍增器平顶输出的双环PI控制技术研究及验证

TL54; 上海软X射线自由电子激光(Shanghai Soft X-ray Free-electron Laser,SXFEL)升级改造工程中,升级项目之一是使装置在双束团模式下运行,即在一个微波脉冲内加速得到两个相同能量的电子束团.为此设计开发了基于双环比例积分(Proportional Integral,PI)控制的微波低电平(Low Level Radio Frequency,LLRF)控制系统,用于调制微波脉冲能量倍增器的输出波形,使其变为平顶脉冲,以满足双束团模式的要求.该方法使用了两个反馈闭环分别控制输出脉冲整体的幅相稳定性和保持波形的平坦化.通过在微波实验平台上的连续测试,证明...

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Published in核技术 Vol. 45; no. 6; pp. 11 - 18
Main Authors 徐一茗, 张俊强, 肖诚成, 方文程
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 中国科学院上海高等研究院 上海 201204 15.06.2022
中国科学院大学 北京 100049
中国科学院上海高等研究院 上海 201204%中国科学院上海高等研究院 上海 201204%中国科学院大学 北京 100049
中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800
Subjects
低电平控制系统
PI控制
幅度调制
微波脉冲能量倍增器
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ISSN0253-3219
DOI10.11889/j.0253-3219.2022.hjs.45.060102

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Abstract TL54; 上海软X射线自由电子激光(Shanghai Soft X-ray Free-electron Laser,SXFEL)升级改造工程中,升级项目之一是使装置在双束团模式下运行,即在一个微波脉冲内加速得到两个相同能量的电子束团.为此设计开发了基于双环比例积分(Proportional Integral,PI)控制的微波低电平(Low Level Radio Frequency,LLRF)控制系统,用于调制微波脉冲能量倍增器的输出波形,使其变为平顶脉冲,以满足双束团模式的要求.该方法使用了两个反馈闭环分别控制输出脉冲整体的幅相稳定性和保持波形的平坦化.通过在微波实验平台上的连续测试,证明了双环PI控制法可以长时间维持能量倍增器输出脉冲的平坦度,并保证整体的幅相稳定性在0.09％和0.1°以内(均方根值),满足了设计要求.当对系统施加较大的外部干扰时,无需人为干预,算法能自动恢复平顶输出.
AbstractList TL54; 上海软X射线自由电子激光(Shanghai Soft X-ray Free-electron Laser,SXFEL)升级改造工程中,升级项目之一是使装置在双束团模式下运行,即在一个微波脉冲内加速得到两个相同能量的电子束团.为此设计开发了基于双环比例积分(Proportional Integral,PI)控制的微波低电平(Low Level Radio Frequency,LLRF)控制系统,用于调制微波脉冲能量倍增器的输出波形,使其变为平顶脉冲,以满足双束团模式的要求.该方法使用了两个反馈闭环分别控制输出脉冲整体的幅相稳定性和保持波形的平坦化.通过在微波实验平台上的连续测试,证明了双环PI控制法可以长时间维持能量倍增器输出脉冲的平坦度,并保证整体的幅相稳定性在0.09％和0.1°以内(均方根值),满足了设计要求.当对系统施加较大的外部干扰时,无需人为干预,算法能自动恢复平顶输出.
Author 肖诚成
徐一茗
方文程
张俊强
AuthorAffiliation 中国科学院上海应用物理研究所 上海 201800;中国科学院大学 北京 100049;中国科学院上海高等研究院 上海 201204%中国科学院上海高等研究院 上海 201204%中国科学院大学 北京 100049;中国科学院上海高等研究院 上海 201204
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