CAS OpenIR  > 中科院上海应用物理研究所2011-2020年
基于差分进化算法的光束线智能调束系统
时英智
Subtype硕士
Thesis Advisor郑丽芳
2020-06-01
Degree Grantor中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
Keyword差分进化算法 光束线 智能优化 EPICS
Abstract在同步辐射光源中,光束线性能稳定是提高线站运行效率、确保实验数据正确有效的基本前提。然而每年寒暑假维护后重新开机、机器运行中插入件调节、周围环境温度波动、地面振动等引起的光源点变化,以及光学元件热形变,甚至不同实验方法的切换等等,都需要重新调节光束线状态,以期获得满足用户要求的位置稳定、通量高、形状好的实验光斑。由于光束线结构庞大,设备种类多,传统的人工调束模式需要经验丰富的工程师,需要对光束线设备上的运动轴在其行程范围内调整它们的位置,直到实验光斑满足要求,调束时间通常几小时甚至更长,因此光束线调束是一项频繁进行、耗时耗力的繁琐工作。光束线结构复杂,影响性能稳定的原因基本无规律可循,难以用数学公式建立光束线模型。本文基于差分进化算法,采用全局空间的搜索方法,经过交叉、变异、选择等竞争机制,依据“适者生存,优胜劣汰”原则,实现的光束线智能优化调束系统具有收敛快、可靠性好、调束效率高等优点。针对同步辐射光束线特点,将所有待优化运动轴在同一时刻所处的位置组合为一个个体,对预先设定的运动轴运动范围作为搜索空间,将电离室测量得到的光通量作为适应度(即反馈结果),建立光束线智能优化模型。基于上海光源光束线站通用的EPICS控制平台,应用LabVIEW程序实现了智能优化调束系统,包括设计人机交互界面、获取电离室信号、执行差分进化算法、发送控制命令等系列功能。系统可根据光束线站的特点,自由选择待优化的运动轴,设定相应的搜索空间,设置种群个体规模、个体间交叉概率、变异因子等算法参数,优化过程中实时跟踪进化进度和进化效果,具有扩展性好,功能丰富灵活,操作简便等特点。本系统在上海光源X射线衍射线站进行了在线测试。选择对光束线性能稳定起决定作用的双晶单色器DCM和后置聚焦镜M2为被优化对象。测试结果表明,系统可以在设定搜索范围内自动搜索,准确找到并收敛于最优解。系统收敛时间与运动轴的重复性直接相关,运动轴重复性好,系统收敛快,所花时间短;若运动轴重复性稍差,系统收敛速度变慢,所花时间增加,这是因为进化过程中,一些优秀个体传递到下一代时会失效。系统收敛时间并不随运动轴数量增加而正比增加,这是因为系统对运动轴的控制以及所有运动轴运动搜索过程都是同步进行的,运动轴数量越多,越能突显其高效性。当选择单色器和后聚焦镜共7个运动轴进行优化时,系统收敛时间大约需要30分钟。与人工调束过程相比,本系统大幅提高了光束线调束效率。
Pages66
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.sinap.ac.cn/handle/331007/32503
Collection中科院上海应用物理研究所2011-2020年
Affiliation中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)
First Author Affilication中国科学院上海应用物理研究所
Recommended Citation
GB/T 7714
时英智. 基于差分进化算法的光束线智能调束系统[D]. 中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所),2020.
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