加速器驱动次临界系统注入器离子源控制系统

强流质子源及低能传输线是加速器驱动次临界系统(ADS)项目注入器的重要组成部分,为了保证其工作效率设计了一种基于实验物理及工业控制系统(EPICS)架构的远程控制系统。根据被控设备硬件接口的特点及控制需求分别采用可编程控制器(PLC)和串口服务器等作为控制部件,在主控机中使用LabVIEW编程实现了对系统内所有设备的监控,并借助于DSC模块把设备状态和参数等以过程变量的形式进行网络发布。设计的控制系统具有结构简单、工作可靠的特点,已经在系统调试中发挥了重要作用。

加速器驱动次临界系统注入器Ⅱ低温恒温器控制系统

根据加速器驱动次临界系统(ADS)注入器Ⅱ对低温设备的要求设计了一套EPICS架构的控制系统,实现了低温恒温器系统的远程监控功能。该系统的主要控制设备为PLC和串口服务器,相应的控制程序在LabVIEW中开发完成,并使用DSC模块将被控设备的状态和参数等信息以过程变量的形式发布到控制网络中,实现了EPICS接入。使用PID算法将低温恒温器的氦槽压力控制在目标值的±100Pa内变化,保证了超导腔的正常工作要求。设计的控制系统运行稳定,在5 MeV的束流实验中发挥了作用。

加速器驱动次临界系统注入器Ⅱ的真空控制系统

真空系统是加速器驱动次临界系统项目注入器Ⅱ的重要组成部分之一,为了保证其工作效率设计了一种基于实验物理及工业控制系统(EPICS)架构的远程控制系统。根据被控设备硬件接口的特点及控制需求分别采用PLC和串口服务器等作为控制设备,在主控机中使用LabView编程实现了对系统内所有设备的监控,并借助于DSC模块把设备状态和参数等以过程变量的形式进行网络发布。同时根据系统特点设计了软硬件相结合的连锁保护方案,增加了系统的可靠性,为5 MeV束流实验的顺利进行提供保障。

兰州重离子加速器分时供束的Chopper模式解析

介绍了兰州重离子加速器分时供束系统中Chopper模式解析子系统的体系结构及硬件组成,分析了软件需求,并采用多线程技术设计了Chopper模式解析程序。首先使用NI-DAQmx函数实时读取PXI6133数据采集卡上采集的Chopper模式脉冲,然后对其作进一步分析,最后使用TCP/IP协议将相应的工作模式控制指令发送给控制器。设计的程序达到了系统要求,实现了Chopper模式自动转换的功能,并通过了现场测试。

风机调速系统在静电除尘器中的应用

采用可编程逻辑控制器和变频器构成的风机调速系统可以使风机平稳起动,减小了起动时大电流对电网的冲击,延长了设备的使用寿命;同时能更精确地控制除尘器运行时电场内部的压力,有效避免压力波动剧烈,为除尘器的安全高效运行提供了保证。以某铝业公司沥青烟气净化静电除尘器风机调速系统为例具体介绍了系统设计、硬件选型、电路设计等,并对节能效益进行了评价。

ADS注入器Ⅱ10MeV加速器液氦分配系统设计

ADS注入器Ⅱ超导加速段的运行需要在4.2K(液氦)超低温环境下进行,针对注入器Ⅱ10MeV加速器低温恒温器的运行要求设计了一套液氦分配系统,该系统在满足加速器的低温恒温器工作的同时还具备给超导腔水平测试、垂直测试、磁铁测试等试验终端供液以及调节流量的功能。系统已应用于5 MeV加速器液氦的分配与调节以及超导腔垂直测试系统中,运行良好。重点介绍了液氦分配系统的工艺流程、阀箱的结构设计及调试运行情况。

ADS注入器Ⅱ控制系统软件平台设计

加速器驱动的次临界系统(ADS)的强流质子加速器(ADS注入器Ⅱ)主要用于产生连续强流质子束,其控制系统需实现对现场加速器设备的远程参数调节和状态监测。整个控制系统基于分布式控制软件实验物理与工业控制系统(EPICS)架构设计。为实现各子系统软件开发平台之间的数据共享和信息通信,基于EPICS软件架构,采用共享内存、通道访问接口软件、CA Lab等多种方法实现各系统间的数据透明访问,提高了上层控制软件的远程诊断和集成控制能力。结果表明:整个软件平台运行可靠、稳定,完全满足目前注入器Ⅱ的调束和运行要求。

基于冗余技术的强流质子RFQ控制系统设计

中国科学院近代物理研究所研制了一台用于ADS注入器Ⅱ的强流质子RFQ加速器。相对于常规功率源,用于RFQ腔体的功率源的控制精度要求更高、过程更复杂。控制系统需通过精确的水温控制实现频率调谐,水温的控制和监测精度要求为0.1℃。同时,为避免腔体因局部温度过高而损毁,控制系统必须实现实时的温度监测和可靠的联锁保护功能。为此,基于EPICS控制架构设计了RFQ控制系统,对关键控制代码的运行平台采用高性能冗余控制器,开发了具有网络冗余功能的IOC驱动程序,实现了水温联锁保护及高频系统控制。RFQ控制系统经现场测试,通信正常、运行稳定,冗余系统的主备切换时间在ms量级,满足RFQ腔体的控制要求。

基于神经网络的静电除尘器放电信号预测研究

为了降低人工神经网络(ANN)在静电除尘器(ESP)运行参数预测中的计算量,提出了一种改进的ANN预测模型。在分析了ESP运行参数的特点的前提下,运用K-means聚类算法确定其聚类中心,然后把所有的聚类中心作为神经网络的预处理层,并在此基础上建立了ESP放电信号的预测模型。仿真结果表明,该预测模型能够有效地对电除尘器放电信号进行预断,是其状态预判的一种有效手段。

基于EKF的神经网络在网络流量预测中的应用

在网络资源有限的情况下,建立合理的网络流量预测模型,并根据其预测结果及时做出控制决策或调整措施,对网络性能和服务质量的提高均有重要意义.根据网络流量的时变、非线性特点建立一个时间相关的流量预测模型,预测和分析网络流量状况,并利用人工神经网络在非线性建模方面的优势,给出了基于EKF算法的前馈神经网络的结构设计及学习算法.最后在Matlab环境下使用该预测模型对网络流量进行了仿真,结果表明该模型具有较好的自适应性和较高的预测精度.

分数阶微积分在滑模控制中的应用研究

针对滑模控制所存在的抖振问题以及趋近问题,将分数阶微积分理论与滑模控制策略的优点相互结合,提出一种有效的分数阶趋近律。在控制器的设计过程中,将分数阶微积分引入到滑模控制中提出分数阶趋近律,并运用Lyapunov理论进行证明,从而确保系统的稳定性。将提出的控制方法应用于二关节机械臂上,进行仿真验证。结果表明:所提出的分数阶趋近律相比传统指数趋近律可有效提高关节的跟踪速度与跟踪精度,很大程度上削弱系统抖振,并且使系统鲁棒性更强。

基于最小二乘支持向量机的机车轴承故障诊断

针对神经网络故障诊断存在的诸多问题,提出了基于最小二乘支持向量机的机车轴承故障诊断方法。采用最小二乘支持向量机方法建立多类故障分类器,对输入的特征向量信息进行分类,完成故障诊断功能。仿真证明了最小二乘支持向量机在小样本情况下比神经网络具有更强的泛化能力,用于故障诊断时在识别准确率和抗干扰能力方面有明显的优势。

基于分数阶微积分的机械臂迭代滑模控制策略研究

为提高工业机械臂的控制性能,将分数阶微积分理论与迭代学习控制及滑模控制相结合,提出一种有效的分数阶迭代滑模控制策略。在控制器的设计过程中,分别采用分数阶趋近律与分数阶滑模控制律两种方法将分数阶微积分引入到迭代滑模控制中,提出分数阶迭代滑模控制策略。并使用李雅普诺夫理论分析系统的稳定性。然后以一个两关节机械臂为例,通过MATLAB仿真对所提出的控制策略进行了验证。实验表明分数阶迭代滑模控制策略可以有效提高关节的跟踪速度和跟踪精度,减小跟踪误差,具有较强的鲁棒性,并有效地抑制了滑模控制的抖振现象。

沥青烟电除尘器绝缘子防结露自动温控技术初探

针对沥青烟电除尘器热风吹扫绝缘子系统的特点及防结露技术要求,提出了基于MSC1210单片机的绝缘子箱电加热温度控制仪方案.首先,根据绝缘子热风吹扫工艺要求确定了电加热温控系统的架构,并完成了硬件电路设计;其次,根据环境温度、电除尘器本体温度、绝缘子箱温度和湿度值确定系统的温度设定值;最后,由增量式PID控制算法实现绝缘子箱电加热的闭环控制.Matlab仿真结果表明绝缘子电加热温控技术可以满足绝缘子箱电加热温度控制的要求,在绝缘子防结露方面发挥作用.

沥青烟电除尘控制器关键控制技术仿真研究

针对沥青烟电除尘器的控制特点,在分析了工程应用中智能电源控制器的实际功能需求的基础上介绍了电除尘器的关键控制技术——精确二次电压跟踪控制和快速火花响应控制,明确了相应的控制算法,并在FPGA中实现了这些关键技术。通过QuartusⅡ集成开发环境进行了电路仿真,结果表明该模块达到了设计的功能。

考虑偏差补偿PSO-BP模型的SCR入口NOx软测量

针对燃煤电厂SCR入口氮氧化物(NOx)烟气连续监测系统存在较大延时性和维护过程无法连续测量的问题,提出一种考虑偏差补偿基于改进型PSO优化的BP神经网络软测量模型.首先,利用改进的PSO算法对网络参数进行优化,解决各神经元阀值与权值初始选择随机性强和训练过程易陷入局部极值的问题,从而提升网络的训练速度和精度;其次,构建模型误差补偿网络修正预测结果以提高网络的预测精度与泛化能力;然后将改进模型应用于SCR入口NOx软测量,基于某电厂DCS运行数据仿真计算,并与BP模型、标准PSO优化的BP模型和改进型PSO优化的BP模型进行了对比.仿真实验表明提出的软测量模型具有更高的收敛速度、更强的泛化能力、更佳的测量精度.

超长周期慢引出主环磁铁电源控制系统设计

介绍了兰州重离子加速器冷却储存环(HIRFL-CSR)超长周期慢引出主环(CSRm)磁铁电源控制系统的设计。该系统采用基于高速以太网的分布式控制系统,选用了ARM+DSP结构的前端智能控制器,对整个运行周期的控制采用了分段处理的机制,解决了波形数据量过大而无法在前端控制器进行全波形存储的问题。该系统已经在加速器冷却储存环中通过了调试,满足了物理实验的要求。

兰州重离子加速器电源一致性标定原理及应用

直流电源控制参数的准确度对判断电源的输出以及提高加速器更换束流的效率均有显著影响,因此进行了直流电源一致性标定的工作。本文首先介绍了兰州重离子加速器直流电源一致性标定工作的原理,然后根据线性变换的方法推导出其控制参数的计算公式,最后利用LabVIEW程序对标定数据进行分析、处理并计算出修正参数,从而保证直流电源给定与输出的一致性。仿真和实际应用结果均表明,使用的方法正确、计算的参数可靠,可以满足直流电源控制参数准确性的要求。

基于改进TSFNN的燃煤电厂SCR入口NO_(x)质量浓度软测量

针对燃煤电厂选择性催化还原脱硝系统(SCR)入口NO_(x)烟气连续监测系统存在较大延时和维护过程无法连续测量的问题,建立了一种基于改进TS模糊神经网络的软测量模型。首先,确立与SCR入口NO_(x)质量浓度特性相关的初始参量,并从某热电厂获取运行数据。其次,利用主因子分析法从初始参量中选择辅助变量实现输入降维。然后,利用模糊均值聚类与减法聚类相融合的算法对前件层进行结构辨识初始化隶属函数参数,将改进的自导式粒子群优化算法应用于网络后件参数优化。最后,基于梯度下降算法对建立的SCR入口NO_(x)质量浓度的软测量模型进行网络参数更新。仿真结果表明,该软测量方法实现了SCR入口NO_(x)质量浓度的实时测量,且与其他建模方法相比,在测量精度、泛化能力方面有一定的优势。

MSC1210电源控制器的程序优化

为了解决兰州重离子研究装置(HIRFL)电源控制系统中的MSC1210控制模块在调束过程中出现的各种故障,对其主芯片程序进行了优化设计。首先介绍了控制器的各种故障现象,分析了形成原因,然后制定了详细的设计方案,最后采用了以状态机为基础的指令接收过程、带校验机制的通信方式及远程指令复位等方法进行程序优化。实验室测试和现场使用结果表明,优化后的控制器运行稳定可靠,满足加速器的需求。