中國散裂中子源(CSNS)經理部在中科院高能物理研究所日前組織召開了CSNS/RCS射頻低電平控制系統樣機驗收鑒定會。來自中科院上海應用物理研究所、中科院近代物理研究所和高能物理研究所的專家首先對RCS射頻低電平控制系統樣機進行了現場測試,隨后聽取了項目組的研制報告和測試組的現場測試報告與結論。鑒定組認為:CSNS/RCS的嵌入式全數字低電平控制系統樣機總體架構設計合理,FPGA板卡功能和性能、EPICS軟件控制功能、數據傳輸帶寬、低電平控制回路精度等技術指標均達到或優于預研設計要求。
RCS射頻低電平控制系統是一個多控制回路的復雜控制系統,由CSNS加速器分總體環射頻系統和控制系統的科研人員合作設計研發。其低電平數字控制系統樣機采用基于CPCI總線的全數字化嵌入式硬件架構,由根據系統實際需求專門研制的FPGA板卡實現各項控制功能,并通過運行在VxWorks操作系統下的EPICS控制系統完成對低電平系統的實時監控與管理。
課題組在樣機研制過程中通過FPGA控制算法的設計研究,解決了RCS射頻系統在快速掃頻和腔壓大動態范圍變化情況下的系統調諧、腔體非線性補償,以及控制回路的自適應前饋控制等關鍵性技術難題,實現了在50%占空比、25Hz重復頻率掃頻模式下的穩定工作,掃頻范圍1.02~2.44MHz,腔間隙電壓1.29~10.3kV,系統調諧和腔壓幅度控制精度都達到設計要求,并通過了24小時的系統可靠性實驗。課題組還攻克了嵌入式控制系統集成和總線驅動等技術難關,使低電平控制系統具備與EPICS數據庫進行高速數據傳輸的能力,系統實際數據帶寬達到214MB/s。
該樣機的研制成功為CSNS/RCS嵌入式數字低電平控制系統的工程建造奠定了堅實的基礎。