[发明专利]一种粒子加速器局部控制网稳定性分析方法、系统和介质

权利要求书

1.一种粒子加速器局部控制网稳定性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：

通过激光跟踪仪测点构成局部控制网；

对所述局部控制网的函数模型进行泰勒展开，将所述局部控制网转换成全局控制网；

对转换后的全局控制网的残差进行卡方检验，若所述卡方检验通过则结束；若卡方检验不通过则进入下一步；

对局部控制网中各三维控制点的权重进行调整，并将经过转换的局部控制网转换成全局控制网，直至获得的全局控制网中参数通过卡方检验；

将局部坐标系o-xyz变换至全局坐标系O-XYZ，首先绕x轴逆时针旋转α,得到旋转矩阵R1；再绕新得的y′轴逆时针旋转β，得到旋转矩阵R2；然后绕新得的z″轴逆时针旋转γ，得到旋转矩阵R3，最后，将坐标系整体平移T得O-XYZ，

虽然α,β,γ都是逆时针旋转的角度，但绕y′轴的旋转与绕x轴和z″轴的旋转不同；若将x,y,z认为是由小到大的轴，那么绕x轴和z″轴的旋转都是小轴转向大轴(y→z,x→z)，而绕y′轴的旋转是大轴转向小轴(z→x)；

最终的旋转矩阵为：R＝R₃*R₂*R₁，即：

所述局部控制网转换成全局控制网的转换方法为：

获得初始的函数模型，并将其进行泰勒展开；

局部控制网到全局控制网的转换模型为：

X_T＝k*R*X_S+T

其中，R为旋转矩阵、T为平移向量、k为缩放因子、X_T和X_S分别是全局坐标系和局部坐标系，

泰勒展开后转换模型为：

其中，d[·]表示一阶偏导数，[·]⁰表示参数初值；

求经过泰勒展开后模型的误差方程；

使用泰勒展开的方式进行局部控制网到全局控制网的三维坐标系转换；

令：

x＝[dΔX dΔY dΔZ dα dβ dγ dk]^T

则有误差方程：

V＝Bx-1

将所述误差方程在X⁽⁰⁾处泰勒展开，设X^(0)’＝X⁽⁰⁾+x，将X^(0)’作为初始值，代入误差方程继续求解；

将函数模型在X⁽⁰⁾＝(0，0，0，0，0，0，1)处泰勒展开，有：

根据平差准则，为使V^TPV＝min，则：x＝(B^TPB)^-1B^TPl，在初次求解中，将权阵定为单位阵，即P＝E，根据泰勒展开，有：X^(0)′＝X⁽⁰⁾+x，将X^(0)′作为初始值，代入误差方程继续求解，直到MAX(dΔX,dΔY,dΔZ,dα,dβ,dγ,dk)小于阈值，此时对应的X^(0)’…’为最终输出的待求参数向量，其中，dΔX,dΔY,dΔZ分别是x轴、y轴和z轴的变化量；dα,dβ,dγ分别是x轴、y轴和z轴旋转角度的变化量；dk是尺度的变化量；

所述卡方检验需要的参数包括：单位权方差估值、多余观测量和母体方差，

所述单位权方差估值的计算公式为：

其中，V是残差向量，T是转置矩阵，P是各三维控制点的权重矩阵，r是多余观测量；

所述母体方差根据所述激光跟踪仪在局部范围内测量到的三维测点的不确定性及所述局部控制网中所有三维控制点的平均观察点的平均距离获得；

转换后全局控制网的残差进行卡方检验，若所述卡方检验通过，则认为局部控制网中不存在形变点；若所述卡方检验不通过，则认为局部控制网中存在变形点，需要对所述变形点进行识别和参数调整。

2.如权利要求1所述的粒子加速器局部控制网稳定性分析方法，其特征在于，所述卡方检验的具体方法为：

其中，是单位权方差估值；r是多余观测量；是母体方差；是卡方检验参数，α是卡方检验中的显著性，当时，认为所述局部控制网中不存在形变点,当时，认为所述局部控制网中存在形变点。