加速器磁铁电源的被控对象辨识模块设计

• Published in: 核技术 Vol. 40; no. 1; pp. 50 - 56
• Main Author: 疏坤 龙锋利
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 中国科学院大学 北京 100049%中国科学院高能物理研究所 北京 100049 2017; 中国科学院高能物理研究所 北京 100049
• Subjects: 加速器磁铁电源; 可编程片上系统; 子空间模型辨识; 状态空间模型; 现场可编程逻辑门阵列; 子空间模型辨识; Subspace model identification; 现场可编程逻辑门阵列; 可编程片上系统; FPGA; State space model; SOPC; 加速器磁铁电源; 状态空间模型; Accelerator magnet power supply
• ISSN: 0253-3219
• DOI: 10.11889/j.0253-3219.2017.hjs.40.010402

国内加速器磁铁电源的控制策略基本上以比例．积分．微分（Proportion-Integral-Derivative，PID）控制为主，对被控对象的处理是基于物理模型归纳传递函数，并在此基础上设计控制器。该方法受制于物理模型中元器件参数的不精确性和结构上的不确定性，更重要的是控制器设计一般不关注被控对象的内部机理而是其输入输出（Input—output，I/O）特性。本文提出一种可工作于电源数控平台上的辨识建模方法，其表现出了更好的实时性、适用性和通用性。借助一类子空间模型辨识方法（Multivariable Output Error States Pace，MOESP），在现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array，FPGA）上有针对性地设计模块，并使用可编程片上系统（System On a Programmable Chip，SOPC）集成软核处理器来完成数据处理和参数计算。基于北京正负电子对撞机Ⅱ期（Beijing Electron Positron Collider Ⅱ，BEPCⅡ）和加速器驱动次临界系统（Accelerator Driven Sub-critical System．ADS）磁铁电源数控平台的被控对象辨识模块己成功运用在BEPCⅡ和ADS电源样机上。经过严格的测试表明，辨识模型可以对电源的实际输出电流作出较精确的预报。该辨识模块易于使用，为控制系统设计提供了关键信息，适用于各种特性的负载。