填充因子对K-V分布束晕-混沌控制效果的影响

系统地研究了周期磁聚焦束流传输网络中填充因子对强流离子加速器K-V分布束晕-混沌控制效果的影响.通过数值模拟,确定了束晕-混沌控制效果较好的填充因子的取值范围为0.75～0.99,从而把以往填充因子只凭经验取个别值的研究扩大到可在一个较大的范围取值.另外,还发现了填充因子取值为0.59～0.67时束截面上离子数密度分布由均匀分布变为沿径向出现一峰状分布现象,从而为离子束应用提供了新的参考.

真空相移对束晕-混沌控制影响的一些研究

运用PIC多粒子模拟程序及延迟反馈控制器,通过数值模拟,研究了K-V分布束束晕-混沌控制中真空相移对束晕-混沌的影响,得到了控制效果最好的真空相移的范围,为强流加速器工程实现提供了有用的参考.

束晕-混沌控制中的粒子跟踪模拟研究

运用PIC程序研究了强流离子束中粒子的横向运动 ,发现了不加控制时束晕粒子并非一直处于晕区和施加非线性控制后粒子的横向运动被限制在一定的范围内形成环状 ,以及均方根半径的变化近似成为周期运动等性质 .根据观察到的均方根半径及其变化率的规律性 ,提出了一种新的自适应控制器 .用该控制器不仅能在很短的时间内完全控制住束晕 ,而且不需要对增益因子进行精确计算 。

强流离子束物理问题及其束晕-混沌的控制方法

强流离子束在国防和国民经济领域中有着极其重要的广泛的应用和发展前景.特别是强流加速器驱动的放射性洁净核能系统,比常规核电更安全、更干净、更便宜,成为20世纪90年代以来国内外该领域的研究热点.但是,处理强流束产生的复杂时空束晕-混沌现象已经成为强流离子束应用中的关键技术之一,需要有效地控制束晕才能确保强流离子束的许多重要应用.在此对强流离子束的主要用途、物理技术问题、宏观粒子模拟的基本方法,尤其是束晕-混沌的控制方法的研究进展,进行简要评述,并指出今后的研究方向.

束晕-混沌的复杂性理论与控制方法及其应用前景

本文系统论述涉及强流加速器等强流离子束装置中产生的束晕 混沌的复杂性理论与控制方法及其应用前景。强流离子束在核材料生产与增殖、洁净核能、放射性废物嬗变、放射性药物生产、重离子聚变、高能物理、核科学与工程、国防与民用工业和医疗等许多方面都有极其重要的应用潜力和诱人的发展前景。尤其是,近年来强流加速器驱动的放射性洁净核能系统是国内外关注的热门课题,因为它比常规核电更安全、更干净、更便宜。但是,强流离子束形成的束晕 混沌的复杂性现象已引起了国内外广泛关注,需要加以抑制、控制和消除这类现象,解决这一难题已经成为强流离子束应用中的关键问题之一。目前不仅必须深入研究这类束晕 混沌的复杂特性及其产生的物理机制,而且需要研究如何实现对束晕 混沌的有效控制,并寻求和发展其新理论、新方法和新技术。这就向强流离子束物理和非线性-复杂性科学及其技术提出了一系列极富挑战性的新课题。本文结合国内外的研究概况,根据我们多年来的研究成果,特别是我们首创性地提出了一些束晕 混沌的有效控制方法,它们包括:非线性反馈控制 法,小波反馈控制法,变结构控制法,延迟反馈控制法,参数自适应控制法等,进行重点的介绍。

具有小世界和无标度拓扑的束流输运网络中束晕-混沌的同步与控制

基于复杂网络的两种同步稳定判定条件,首先研究比较了两种小世界模型(WS模型和SD模型)以及无标度模型的同步能力,然后分别构造了具有小世界(SW)拓扑和无标度(SF)特性由束晕-混沌振子组成的束流输运网络.利用噪声驱动控制方法实现了束晕-混沌的同步控制.另外,利用简单的线性控制器,实现了束流输运网络的单周期的稳定控制.这些结果有可能为利用束流输运网络来实现束晕-混沌的同步进行保密通信提供一种新的途径,也有可能为强束流输运网络的理论设计和实验研究时提供一定的参考.

控制束晕—混沌的延迟反馈法

模拟研究表明 ,运用延迟反馈法 ,利用混沌系统自身的信息可实现束晕—混沌的有效控制 .该控制律为线性 ,控制方法简单易行 ,反馈量小 ,控制效果显著 ,可为束晕—混沌控制的工程实现提供有价值的参考 .

以匹配半径外离子数为控制变量的束晕控制

实现了以强流加速器中离子束流匹配半径外的离子数为控制变量的束晕—混沌控制,并定性地讨论了新的控制变量与已往的控制变量相比所具有的优点.通过研究,提出了一个正弦函数形式的控制器.可以看出,该控制器对离子信息的探测量较少,与以往的控制器相比,更方便于应用.

加速器束晕控制中填充因子对束半径的影响

运用PIC多粒子模拟程序,采用延迟反馈控制器,通过数值模拟,研究了K-V分布束束晕-混沌控制中填充因子对离子束最大半径的影响.通过绘制最大半径随填充因子变化的曲线图,分析曲线图的特点,得到了对最大半径控制效果最好的区域,同时验证了呼吸模型的正确性.