[发明专利]一种回旋加速器多高频腔体加速相位的搜索和锁定方法

摘要

本发明涉及回旋加速器的高频控制技术，具体涉及一种回旋加速器多腔体加速相位的智能搜索和锁定方法。该方法通过数字鉴相器对腔体取样信号和相位基准进行比较，得到腔体的相对相位差，通过模数转换器将相位差量化为16位数字量，经过数字信号处理器对腔体相位差进行智能搜索，丢弃数字鉴相器由于死区影响而输出的错误结果，调节高频腔体相位使鉴相器工作于线性区，在此区域内，进行比例积分运算，根据控制算法的结果实时修改直接数字频率合成器的相位偏移量，从而达到闭环调节系统相位差的目的。这种智能搜索和锁定方法可以提高多腔体回旋加速器的高频系统智能化程度，避免数字鉴相器死区问题带来的工程技术问题，能有效稳定加速相位，缩短高频系统启动时间。

主权项

1.一种回旋加速器多高频腔体加速相位的搜索和锁定方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)根据测量数据，得到数字鉴相器的相位‑电压特性曲线，采用最小二乘法拟合鉴相器的实际鉴相函数y＝f(φ)，与理想鉴相函数u＝kφ+b，φ∈[0,360]，b∈R对比，得到该数字鉴相器的死区范围φ∈U(0,δ)，确定自动搜索算法的相位判别范围δ；(2)根据腔体取样信号和相位基准比较得出腔体当前相位，由数模转换器(ADC)量化为16位数字量，输入DSP进行智能搜索算法，根据步骤(1)中得到的相位判别范围δ，控制直接数字频率合成器(DDS)调整高频腔体相位，自动规避数字鉴相器死区φ∈U(0,δ)，使鉴相器工作在线性区φ∈[δ,360‑δ]；进一步，智能搜索算法在鉴相器线性工作区内搜索鉴相零点，使腔体相位与基准源相位相同，完成腔体相位自动搜索对齐过程，得到基准相位字φ0；(3)对模拟PID算法离散化可得差分方程：y(n)＝y(n‑2)+k0e(n)+k1e(n‑1)+k2e(n‑2)，其中由DSP进行数字PID计算，得到相位控制量输出φ，根据步骤(2)中得到的基准相位字，最终写入直接数字频率合成器(DDS)相位字为Phase＝φ+φ0。