近日,中科院高能所高能同步輻射光源HEPS自主研發(fā)的調(diào)束軟件基礎(chǔ)架構(gòu)Pyapas(PYthon-based Accelerator Physics Application Set)和上層物理調(diào)束軟件成功應用于HEPS直線加速器束流調(diào)試,助力直線加速器工作模式的快速在線優(yōu)化,開機僅兩小時即實現(xiàn)束流全線貫通,實現(xiàn)了HEPS束流調(diào)試開門紅。
HEPS加速器物理系統(tǒng)于2021年初部署自主開發(fā)全新調(diào)束軟件基礎(chǔ)架構(gòu)Pyapas,由東莞研究部盧曉含主導設(shè)計,經(jīng)過兩年多的開發(fā)測試,框架和調(diào)束軟件的設(shè)計開發(fā)已基本完成,為HEPS加速器束流調(diào)試和運行打下堅實的基礎(chǔ)。上層調(diào)束軟件依托調(diào)束軟件基礎(chǔ)架構(gòu)開發(fā),是加速器束流調(diào)試和運行的必備工具。在過去幾十年中,國際上研發(fā)了多個調(diào)束軟件基礎(chǔ)架構(gòu),如SDDS(APS)、XAL(SNS)、MML(SLAC)、SAD(KEK)等,并在不同加速器大科學裝置中得到了應用,我國已運行的同步輻射光源加速器上層調(diào)束軟件均基于上述基礎(chǔ)架構(gòu)開發(fā)。HEPS工程總指揮潘衛(wèi)民指出,HEPS作為我國第一臺第四代同步輻射光源,為了獲得更小的發(fā)射度,儲存環(huán)采用了緊湊型的多彎鐵消色散結(jié)構(gòu)設(shè)計,同時使用了大量的組合型磁鐵,磁場間的干涉效應也更為明顯,磁鐵的數(shù)量也提升了一個量級,這給束流參數(shù)的調(diào)控帶來了新的挑戰(zhàn),已有調(diào)束軟件基礎(chǔ)架構(gòu)無法很好地滿足HEPS束流調(diào)試及運行的需求,因此,需要自主研發(fā)適合HEPS調(diào)束需求的軟件基礎(chǔ)架構(gòu)。
Pyapas是一套面向物理的、高性能、可擴展的、功能完備的物理調(diào)束軟件基礎(chǔ)架構(gòu),采用基于物理模型的控制策略,構(gòu)建了包含元件映射層和數(shù)學建模層“雙層結(jié)構(gòu)”的物理模型模塊,可實現(xiàn)束流參數(shù)在線模擬計算及實時反饋調(diào)節(jié),可用于解決第四代同步輻射光源調(diào)束過程中復雜的參數(shù)調(diào)節(jié)問題;整體框架采用模塊化設(shè)計,根據(jù)物理調(diào)束軟件的需求,將整個框架劃分成不同模塊,每個模塊獨立構(gòu)建并設(shè)計相應的調(diào)用協(xié)議,提高了基礎(chǔ)架構(gòu)的可擴展性和適應性。
HEPS工程加速器部副主任、物理系統(tǒng)負責人焦毅說:“作為加速器調(diào)束和運行的軟件框架,Pyapas完全基于物理量進行設(shè)計開發(fā),便于物理調(diào)束人員更直觀地分析物理現(xiàn)象、調(diào)節(jié)物理參數(shù),基于Pyapas開發(fā)的直線加速器物理調(diào)束軟件已成功應用于HEPS束流調(diào)試,助力直線加速器快速全線貫通,Pyapas的實用性和可靠性基本得到了驗證?!蹦壳?,HEPS增強器調(diào)束軟件已基本完成開發(fā),計劃于今年四月在中央控制室進行部署及測試,儲存環(huán)調(diào)束軟件開發(fā)也在有序進行中。
Pyapas應用于HEPS直線加速器調(diào)束
基于物理量的直線控制程序
(中科院高能所 供稿)