基于逐圈束流位置測量系統(tǒng)的儲存環(huán)線性和非線性模型標定.pdf

1、儲存環(huán)模型標定就是通過對表征束流線性和非線性運行規(guī)律的各項基本物理參量進行精確的測量，并以理論設計為目標對實際儲存環(huán)的磁聚焦結構進行充分的校正，從而使儲存環(huán)的性能表現(xiàn)（如光源亮度、束流壽命）達到理論設計的預期。構建一整套系統(tǒng)而又便捷的模型標定方法將會為儲存環(huán)調(diào)試工作提供極大的便利，大大縮短調(diào)試周期，并且能夠保證儲存環(huán)束流最終的運行狀態(tài)能夠與理論設計目標保持高度一致。隨著束流位置測量系統(tǒng)的發(fā)展，具有逐圈測量能力的束流位置檢測器被廣泛的應用

2、于儲存環(huán)中，為一些以逐圈束流位置數(shù)據(jù)為分析對象的線性和非線性模型標定方法提供了硬件條件。本論文在簡要介紹了儲存環(huán)線性和非線性物理參量基本測量的基礎上，重點引進了以儲存環(huán)逐圈位置數(shù)據(jù)為主要分析目標的模型標定方法，對每一種方法的物理原理以及分析過程都進行了詳細介紹，并且對各種方法的準確性進行了理論驗證。
　　本論文首先介紹了線性模型標定方法。其中閉軌響應矩陣擬合方法(LOCO)作為現(xiàn)階段國內(nèi)外廣泛使用的線性模型標定方法，在論文中進行了

3、詳細的介紹。在充分了解LOCO方法基本原理的基礎上，采用合肥光源儲存環(huán)實測的閉軌響應矩陣、色散函數(shù)以及BPM噪聲等數(shù)據(jù)對儲存環(huán)的線性光學參數(shù)進行了擬合迭代分析，取得了與理論設計值基本相符的結果。另外還分別引進了線性擬合分析方法、模型獨立分析方法（MIA）和獨立成分分析方法(ICA)對儲存環(huán)的線性光學參數(shù)進行標定。這三種方法都是不依賴具體的儲存環(huán)磁聚焦結構模型，而是以逐圈位置數(shù)據(jù)為分析對象的線性模型標定方法，可以統(tǒng)稱為模型獨立的分析方法，

4、在充分掌握這些方法基本物理原理的基礎上，對每一方法的模型標定分析過程進行了詳細的介紹。
　　其次對非線性模型標定方法進行了全面的介紹。其中色品的校正作為儲存環(huán)非線性磁場存在最主要的原因，以及幅度失諧作為非線性效應最主要的表現(xiàn)，在論文中都作了簡要的介紹和分析。論文重點采用了頻譜擬合分析方法對儲存環(huán)的非線性模型進行標定，該方法是標準形式(Normal Form)理論在逐圈束流位置數(shù)據(jù)的應用基礎上發(fā)展而來，根據(jù)Normal Form基本

5、原理，單粒子橫向運動高階頻譜與非線性共振驅(qū)動項具有一一對應的關系，而電子儲存環(huán)中多粒子束團在綜合考慮解相干(Decoherence)效應和輻射阻尼效應的情況下，其質(zhì)心的橫向運動高階頻譜與非線性共振驅(qū)動項之間的解析關系變得極其復雜，雖然不能直接利用高階頻譜來解析分析非線性共振驅(qū)動項，但是發(fā)展出了利用高階頻譜來模擬分析非線性模型的頻譜分析方法。本論文首次將該方法應用到電子儲存環(huán)中，在充分敘述該方法的物理理論基礎以及非線性模型標定過程的基礎上

6、，還詳細介紹了該方法分析過程中所涉及到高精度的頻譜分析技術(NAFF)以及高性能非線性最小二乘優(yōu)化算法（Levenberg-Marquardt算法）等關鍵處理技術。
　　最后通過構建儲存環(huán)理論模型對各種模型標定方法進行理論驗證。儲存環(huán)磁聚焦結構參數(shù)采用合肥光源的理論設計值，模擬程序采用AT，并且利用逐元件跟蹤的方式獲取一系列精確的束流逐圈位置數(shù)據(jù)。根據(jù)各個方法的具體分析過程，對這些數(shù)據(jù)進行相應地分析，都取得了與理論值基本一致的結果