[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

说明书

本发明属于粒子加速器技术领域，涉及一种粒子加速器局部控制网稳定性分析方法、系统和介质，包括以下步骤：S1通过激光跟踪仪测点构成局部控制网；S2对局部控制网的函数模型进行泰勒展开，将局部控制网转换成全局控制网；S3对转换后全局控制网的残差进行卡方检验，若卡方检验通过则结束；若卡方检验不通过则进入下一步；S4对局部控制网中各三维控制点的权重进行调整，并返回步骤S2中进行循环，直至获得的全局控制网的残差通过卡方检验。其采用了基于泰勒展开的迭代计算方法来进行空间三维坐标转换，这种方法计算精度极高、迭代次数相对来说也不多，非常适合粒子加速器这种精度要求极高的工程。

技术领域

本发明涉及一种粒子加速器局部控制网稳定性分析方法、系统和介质，属于粒子加速器技术领域，特别涉及粒子加速器准直中局部控制网稳定性分析领域。

背景技术

在加速器建设及运行维护中，准直控制网在加速器准直中起到全局控制的作用，通常采用逐级控制的方法进行控制网的布设，然后通过平差将所有的控制点统一在全局坐标系下。这时，即使在局部，激光跟踪仪观测到的控制点也反映了全局特征。然后，在装置的局部开展加速器元件的准直工作，将激光跟踪仪测到的局部控制网和全局控制网进行拟合，将坐标系恢复到全局坐标系下，最后再进行加速器元件的准直。

通过上述对于加速器准直安装的描述，可以将局部控制网恢复到安装坐标系的过程视为空间三维坐标系转换的过程。在工程测量里，通常采用布尔沙七参数法进行空间三维坐标系转换。但是，该方法的求解过程不甚严密，计算结果不甚准确，只适用于小旋转角度的空间三维坐标系转换。但是，粒子加速器是一种精度要求极高的大型科学工程，不能使用这种三维坐标系转换方法。

粒子加速器因建设周期长、现场条件复杂、干扰因素多，最初布设的控制网点可能会随着时间的推移而发生形变。这时，若将形变点当作稳定点进行局部坐标系到全局坐标系的恢复，则不能保证将局部控制网精确地恢复到安装坐标系下，也就不能保证将加速器元件高精度地准直。

目前，对于粒子加速器控制网点稳定性的判断，多依据经验，但这有可能将稳定点误认为是形变点，或将形变点误认为是稳定点，不管是哪种情况，都会对后续准直安装造成影响。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供了一种粒子加速器局部控制网稳定性分析方法、系统和介质，其采用了基于泰勒展开的迭代计算方法来进行空间三维坐标转换，这种方法计算精度极高、迭代次数相对来说也不多，非常适合粒子加速器这种精度要求极高的工程。

为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种粒子加速器局部控制网稳定性分析方法，通过激光跟踪仪测点构成局部控制网；对局部控制网的函数模型进行泰勒展开，将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。

进一步，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；求经过泰勒展开后模型的误差方程；将误差方程在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；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。

进一步，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。

进一步，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。