为研究兆瓦级高效紧凑型核动力系统的运行特性，使用自主开发的热管堆瞬态分析程序TAPIRS（Transient Analysis code for heat Pipe and AMTEC power conversion space Reactor power System）和超临界二氧化碳布雷顿循环的瞬态分析程序SCTRAN/CO2（Super Critical reactors Transient Analysis code/Carbon Dioxide）的耦合程序对其反应性、负荷、冷却水温度和流量等扰动进行了开环动态响应分析，并据此进行了控制系统设计。在此基础上，对线性变负荷、阶梯式变负荷以及甩负荷这三种变负荷运行工况进行了计算分析。结果表明：该核动力系统的转速对扰动的变化较为敏感，需要加以控制；低负荷下旁通会使压缩机流量上升，需对压缩机流量加以控制；系统在控制方案下能以6% FP（Full Power）·min-1的速度实现0%?100%的负荷变动，且可以在任意负荷水平下运行；甩负荷下系统的波动时间变长，但是仍可达到新的稳态进行工作，且各参数处于安全范围内。本研究可为新型核动力系统的概念设计提供参考。
兆瓦级高效紧凑新型核动力系统 开环动态响应 控制系统设计 变负荷运行 New megawatt nuclear power system with high efficiency and compactness Open-loop dynamic characteristics Design of control system Load variation operation
1 南华大学 电气工程学院衡阳 421001
2 中国科学院合肥物质科学研究院 等离子体物理研究所合肥 230031
3 中国科学技术大学研究生院 科学岛分院合肥 230031
4 合肥师范学院 物理与材料工程学院合肥 230601
开展托卡马克等离子体中杂质输运与杂质控制研究对于提升等离子体约束性能与保障装置安全有重要意义。为了在EAST（Experimental Advanced Superconducting Tokamak）托卡马克装置上开展杂质输运研究，需要发展一套用于注入示踪杂质粒子的激光吹气（Laser Blow-off，LBO）微量杂质注入系统。本文描述了一种用于EAST托卡马克装置上LBO系统的控制系统设计过程与测试结果。该系统采用了全新的自动控制流程，使得系统可以重复、定量地向EAST等离子体注入不同元素的示踪杂质粒子。该设计通过STM32单片机系统实现对聚焦透镜位移、激光器被触发时刻的准确控制，且激光光斑直径可调，以改变杂质注入量。测试结果显示，系统能快速检测到外触发信号并实现精确定时，激光光斑聚焦位置误差小于0.40 mm，达到激光吹气杂质注入实验要求。本研究对在EAST装置上开展等离子体杂质输运研究具有重要意义。
激光吹气杂质注入系统 杂质输运 STM32 控制系统 Laser blow-off impurity injection system Impurity transport STM32 Control system
战机在战场追逃过程中需要完成超机动动作以快速进入优势攻击区域, 但在大攻角飞行范围内, 飞行过程具有强烈的耦合作用。传统的动态逆控制方法具有很好的快速解耦能力, 但鲁棒性较差。提出一种基于非线性动态逆的L1自适应飞行控制方法, 通过引入PI型动态逆控制和L1自适应结构, 提高了系统的动态性能和鲁棒性。最后利用某软件仿真战机类眼镜蛇机动, 结果表明该方法在提升了系统动态性能的基础上, 还可以有效补偿参数不确定性等扰动, 同时提高了鲁棒性, 能够为战机空中作战提供技术参考。
作战飞机 飞行控制系统 动态逆 L1自适应控制 超机动 鲁棒性 fighter aircraft flight control system dynamic inversion L1 adaptivecontrol super-maneuver robustness
1 中国科学院 近代物理研究所，兰州 730000
2 中国科学院大学，北京 100049
对锦屏深地核天体物理实验JUNA（Jinping Underground laboratory for Nuclear Astro-physics）离子源控制系统进行了研究，采用分布式系统模型构建。硬件采用PLC、串口服务器、伺服电机及工控机等部件实现了离子源设备的远程监测及控制。软件通过建立EPICS IOC运行时数据库，实现了对所有被控设备的集成。用户操作界面采用CSS（Control System Studio）开发，实现了操作人员对所有被控设备的透明访问。基于安全连锁规则设计了机器保护系统，实现了运行异常下的连锁保护。该控制系统应用于国内首套深地实验强流ECR离子源，运行稳定可靠，完全满足JUNA运行及物理实验的需求。
JUNA离子源 控制系统 安全连锁 JUNA ion source control system safety interlock 强激光与粒子束
2023, 35(10): 104001
李明涛 1,2,3张玉亮 1,2,3袁月 1,2,3吴煊 1,2,3[ ... ]朱鹏 1,2,3
1 中国科学院 高能物理研究所，北京 100049
2 散裂中子源科学中心，广东 东莞 523803
3 中国科学院大学，北京 100049
中国散裂中子源加速器上有几百套电源和高频设备。每次开关机过程都要通过操作二十多个控制界面来完成这几百台设备的开关机流程，过程繁琐，耗时较多，容易出错且很难发现。为了简化开关机流程和避免人为错误发生，开发了一套一键开关机程序。该程序将分散于二十多个界面的所有硬件设备开关机操作集成到一个界面中，同时将每个硬件开关机流程抽象为单独线程，界面上一键操作，使用多线程并发完成所有设备的开关机操作。该程序实现了运行模式状态的一键存储和恢复，能够一键完成整个加速器的开关机流程，将原来耗时40 min的开关机流程压缩到约2 min完成，提升了操作效率，很好地满足了中国散裂中子源加速器运行需求。该程序具有一定的通用性，可以在其它装置推广应用。
CSNS 控制系统 实验物理与工业控制系统 一键开关机 模式存储和恢复 Chinese Spallation Neutron Source (CSNS) control system EPICS one-key operation snapshot save and restore 强激光与粒子束
2023, 35(8): 084001
College of Physics and Electronic Engineering, Shanxi University, Taiyuan 030006, Shanxi, China
The combination of an optical cavity and a proportional-integral (PI) controller is commonly used in experimental quantum optical fields. In this study, an optimal PI controller for an optical cavity was designed based on the average-squared value of the error signal. The controller was implemented using a field-programmable gate array (FPGA) data acquisition board and LabVIEW software. The overall gain of the controller is optimized by adopting the cavity transmission as an optical power reference, such that the cavity locking performance does not degrade as the optical power varies.
Fabry-Perot cavity digital control system parameter tuning 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1536001
合肥工业大学 仪器科学与光电工程学院 测量理论与精密仪器安徽省重点实验室， 安徽合肥230009
微位移工作台是实现高精度定位的关键部件，传统的工作台自由度少且分辨力不高，不能满足应用需求，因此提出一种六自由度高精度微位移工作台结构方案并验证了其性能。在整体结构上采用“串并联混合驱动”的方式和中空结构，将六个自由度的运动合理地分布在平动层，转动层和支撑层三层结构中，并设计开发了工作台的运动控制系统以及一套可搭配使用的运动控制软件。实验结果表明，X，Y，Z轴线位移分别优于20，20和37 μm，角位移行程分别优于39″，33″和27″；线位移分辨力均优于0.7 nm，角位移分辨力均优于0.1″。所提出的六自由度微位移工作台相比于传统工作台具有自由度多、极高分辨力等优点，有望在超精密加工，微电子制造等领域中获得广泛的应用。
微动工作台 亚纳米分辨力 六自由度 运动控制系统 micro-driving stage resolution with sub-nano 6-DOF motion control system 光学 精密工程
2023, 31(13): 1933
