【摘要】：上海光源同步輻射實(shí)驗(yàn)技術(shù)要求實(shí)現(xiàn)多個(gè)物理量、多個(gè)維度的實(shí)時(shí)控制和數(shù)據(jù)采集,其關(guān)鍵技術(shù)在于光束線站設(shè)備與探測(cè)器在飛行(on the fly)掃描下的實(shí)時(shí)同步控制與采集。目前應(yīng)用的飛行掃描技術(shù)采用光束線上通用的MAXv-8000控制器實(shí)現(xiàn),由于此控制器不具備同步觸發(fā)功能,因此采用從MAXv-8000引出控制脈沖信號(hào)并借助計(jì)數(shù)器計(jì)算步進(jìn)電機(jī)位置的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)飛行掃描,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,并且在電機(jī)發(fā)生丟步情況下控制脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)并不能準(zhǔn)確反映電機(jī)位置。因此,需要研究新的同步控制技術(shù),既能實(shí)現(xiàn)多維運(yùn)動(dòng)控制,又具備同步觸發(fā)功能,并且同步精度要求達(dá)到微秒量級(jí)。本論文在充分調(diào)研國(guó)內(nèi)外先進(jìn)同步輻射光源光束線站控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,選擇應(yīng)用美國(guó)Delta Tau Data System公司的Power UMAC(Universal Motion and Automation Controller)控制器實(shí)現(xiàn)飛行掃描下的運(yùn)動(dòng)控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),論文主要完成了以下幾項(xiàng)內(nèi)容:建立了以UMAC控制器為核心的硬件系統(tǒng),應(yīng)用控制器擴(kuò)展板卡ACC-24E2S控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng),通過(guò)位置捕捉和比較功能,在電機(jī)運(yùn)動(dòng)到預(yù)先設(shè)定的位置時(shí)輸出硬件同步信號(hào),以觸發(fā)并采集光電二極管數(shù)據(jù);設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)軟件架構(gòu),以UMAC控制器配套的編程語(yǔ)言Power PMAC Script配置硬件參數(shù)和開(kāi)發(fā)運(yùn)動(dòng)程序,實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制和同步信號(hào)輸出;在EPICS(Experimental Physics and Industrial System)平臺(tái)下應(yīng)用電流計(jì)采集光電二極管讀數(shù),并實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)掃描過(guò)程中與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的精確同步。在上海光源X光學(xué)測(cè)試線站進(jìn)行了在線測(cè)試,測(cè)試結(jié)果表明,測(cè)量得到的出射光搖擺曲線的半高寬(Full Width at Half Maximum,FWHM)與步進(jìn)(step by step)掃描測(cè)試結(jié)果相比,RMS值為0.218,誤差約為0.17%。同時(shí)測(cè)試了電機(jī)不同運(yùn)動(dòng)速度對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,測(cè)試誤差仍在可接受范圍內(nèi)。飛行掃描同步精度達(dá)到亞微秒級(jí),滿足先進(jìn)實(shí)驗(yàn)方法的要求。
【圖文】：

圖 1.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)Figure 1.2 Closed-loop control system運(yùn)動(dòng)控制器是整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，目前國(guó)內(nèi)外同步輻射光源用到的運(yùn)動(dòng)控制器主要有兩種，一種是美國(guó)國(guó)家同步輻射光源 II（National SynchrotronLight Source II，NSLS- II）和英國(guó)鉆石光源（Diamond Light Source）使用的 DeltaTau Data System 公司的 PMAC(Program Multiple Axis Controller) 系列多軸運(yùn)動(dòng)控制器[9-11]，如圖 1.3 和圖 1.4 所示。另一種是美國(guó)阿貢（Argonne）國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的 APS（Advanced Photon Source）、瑞士光源（Swiss Light Source，SLS）以及上海光源使用的 MAXv 系列控制器。

圖 1.2 閉環(huán)控制系統(tǒng)Figure 1.2 Closed-loop control system整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的核心，目前國(guó)內(nèi)外同步種，，一種是美國(guó)國(guó)家同步輻射光源 II（NSLS- II）和英國(guó)鉆石光源（Diamond Light S司的 PMAC(Program Multiple Axis Contro 1.3 和圖 1.4 所示。另一種是美國(guó)阿貢（Ard Photon Source）、瑞士光源（Swiss Light AXv 系列控制器。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP273;O434.1

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