加速器控制 中国科学技术大学国家同步辐射实验室

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1、2014年8月2日中国科学技术大学国家同步辐射实验室加速器控制主要参考文献刘松强，计算机控制系统的原理与方法，北京：科学出版社，2007.1.赵籍九，尹兆生，粒子加速器技术，北京：高等教育出版社，2006.11.RichardC.Dorf,RobertH.Bishop,现代控制系统（第十一版），北京：电子工业出版社，2011.4.胡寿松，自动控制原理（第六版），北京：科学出版社，2013.3.ProceedingsofICALEPCS,PAC,IPAC,EPAC,etc.http://www.jacow.org/index.php?n=Main.ProceedingsThemat

2、erialsfromEPICShomepage,http://www.aps.anl.gov/epics/Kuo-TungHsu(許國棟),ControlsandDiagnostics,thelectureofthefifthOCPAAcceleratorSchool.2内容提要控制系统的基本概念加速器控制系统EPICSHLSII控制系统3自动控制和自动控制系统自动控制：在无人直接参加的情况下，利用控制装置使被控对象和过程的某个或某些被控量自动地按照预定的规律运行。自动控制系统：由控制装置和被控对象所组成，它们以某种相互依赖的的方式组合成为一个有机整体，并对被控对象进行自动控制。

3、4自动控制理论的发展经典控制理论1940-50年代形成，其发展由二战中自动火炮、雷达、飞机以及通讯系统的控制研究所推动研究内容：SISO、线性定常系统研究目标：反馈控制系统的稳定基本方法：主要为频域方法，拉普拉斯变换，以传递函数为基础的根轨迹法、频率响应法现代控制理论1960-70年代形成，其产生由冷战时期的空间技术所驱动研究内容：MIMO研究目标:最优控制基本方法:主要为时域方法，以状态为基础的状态空间法、贝尔曼的动态规划法和庞特里亚金的极小值原理5自动控制理论的发展（续）计算机控制技术1970年代以来，随着计算机技术的不断发展，出现了许多以计算机控制为基础的自动化技术，自动化

4、技术发生了根本性的变化，相应的自动控制科学研究也出现了很多分支，如自适应控制、混杂控制、模糊控制、神经网络控制等。离散系统，Z变换。6计算机控制系统组成：输入/输出模块，提供输入/输出通道以微处理器（Microprocessor）为核心的处理机人机界面（Human-MachineInterface，HMI）7人机界面处理机输入通道输出通道传感器动作器被控对象（设备）定义：利用计算机来实现自动控制的系统。自动控制系统的基本要求稳定性（稳）稳定性是保证控制系统正常工作的先决条件。考虑到实际系统工作环境或参数的变动,可能导致系统不稳定，因此我们除要求系统稳定外,还要求其具有一定的稳定裕

5、量。准确性（准）准确性是指系统的稳态精度高。稳态精度是系统过渡到新的平衡工作状态以后或系统对抗干扰重新恢复平衡后最终保持的精度，与控制系统的结构和参数以及输入信号形式有关。快速性（快）快速性指系统过渡过程的时间短。过渡过程是系统过渡到新的平衡工作状态以后或系统对抗干扰重新恢复平衡的过程。8控制系统的设计流程确定控制目标和受控变量，并定义系统性能指标和设计要求。9}确定控制目标确定受控变量定义系统性能指标和设计要求系统定义和建模系统设计、仿真和分析进行系统配置建立系统模型，包括受控对象、执行机构和传感器对控制器进行描述说明，并选择确定需要调整的关键参数对参数进行调整优化，并分析系统

6、性能}}如性能满足要求，则设计任务结束如性能未达到规定要求，则修改系统配置控制系统的分类按系统工作方式或信号流向：开环、闭环按系统规模嵌入式控制系统机箱式控制系统分布式控制系统按体系结构：集中式、分布式按系统性能：线性和非线性、连续和离散、定常和时变按设定值变化规律：恒值控制、随动控制和程序控制按元件类型：机械、电气、机电、液压、生物按系统功用：温度控制、压力控制、位置控制………10嵌入式控制系统“嵌”在被控设备中的控制系统，处理能力和I/O数据吞吐量都较小。硬件结构：主体包含在一个电路模块中甚至一个芯片中。（System-on-Chip,SoC）CPU存储器：RAM+ROMIO

7、通道：ADC+DAC+DI+DOFPGA/ASIC诊断端口辅助系统：电源和风扇软件结构：“超循环”方法处理多任务，或实时系统人机界面：小显示屏/指示灯+按键/旋钮应用范围：单个设备，如家用电器、数码产品等11机箱式控制系统系统安装在机箱内，通常由若干模块通过机箱背板总线构成紧耦合系统，近年来出现了采用高速串行总线和交换式结构的机箱式系统。背板总线：并行的、所有模块共享数据通道的数据传输方式，如VME、cPCI、PXI等产品：PC/IPC/VME/cPCI/ATCA/μTCA等应用