Программное обеспечение для системы определения положения пучка в АСУ Tango комплекса Nica

Кошак Петр Константинович
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

В работе описана методика создания и отладки программного обеспечения для системы определения положения пучка. Система применяется в создаваемом в ОИЯИ Комплексе NICA. Приведены основные параметры устройства Libera Hadron, используемого для обработки сигналов мониторов положения пучка, описан принцип их действия. Представлена структура АСУ Tango Controls.

Данная работа выполнена в Лаборатории физики высоких энергий Объединенного Института Ядерных Исследований в рамках создания “Комплекса сверхпроводящих колец на встречных пучках тяжелых ионов» (Комплекс NICA – Nuclotron based Ion Collider fAcility), предусмотренного государственной программой Российской Федерации «Развитие науки и технологий» на 2013–2020 гг., мероприятие 4.2 «Реализация на территории Российской Федерации проектов создания крупных научных установок класса мегасайенс». Планируемая программа исследований включает в себя несколько научных направлений: физика тяжелых ионов высоких энергий, радиобиология, радиационная медицина. Выполнение этой программы требует применения современных математических и информационных технологий.
Комплекс NICA включает в себя две вновь создаваемые циклические ускорительные установки:
• Бустер Нуклотрона (синхротрон со сверхпроводящей магнитной системой периметром 210 м.)
• Установку для экспериментов на встречных пучках (два сверхпроводящих кольца коллайдера периметром 500 м.).
Для контроля положения пучка в бустере планируется использовать систему 24-х датчиков положения пучка на основе емкостных электродов, считывание сигнала с которых планируется осуществлять при помощи устройств Libera Hadron компании Instrumentation Technologies. В качестве системы управления ускорительным комплексом NICA используется система автоматического управления высокого уровня Tango Controls, применяемая на многих ускорительных комплексах.
Интегрирование системы датчиков положения пучка в систему управления комплексом является актуальной задачей, имеющей большое практическое значение.
.
Постановка задачи
Целью работы является настройка и отладка управления устройством Libera Hadron через систему Tango Controls для получения данных с датчиков положения пучка в Бустере комплекса NICA.
Для достижения цели были поставлены следующие задачи:
• Изучить методы диагностики пучков
• Изучить устройство Libera Hadron, его спецификацию, а также внутренние команды управления и настройки.
• Изучить систему управления Tango Controls.
• Изучить алгоритм написания приложения для Tango Controls с использованием встроенных утилит.
• Настроить управление устройством Libera Hadron через систему Tango Controls.
• На основе изученных материалов написать необходимые классы устройств для работы с внутренними модулями устройства Libera Hadron на языке программирования С++.
• Написанные классы интегрировать в систему управления Tango Controls и протестировать их для дальнейшей работы устройства Libera Hadron в автоматической системе управления комплекса NICA.
Обзор литературы
Проект NICA [1] реализуется в ОИЯИ с 2009 года, материалы представлены во многих журнальных публикациях, наиболее полно официальная информация приведена в [2]. Фундаментальные исследования в данном проекте сосредоточены на следующих направлениях:
“-Природа и свойства сильных взаимодействий между элементарными составляющими Стандартной модели физики частиц — кварками и глюонами
-Поиск признаков фазового перехода между адронной материей и КГП, поиск новых состояний барионной материи
-Изучение основных свойств сильного взаимодействия и КГП-симметрии” [1]
Диагностика пучков в синхротронах рассматривается в некоторых учебниках [3] и в материалах ускорительных школ [4], где приводится принцип действия емкостных датчиков положения пучка. ”Электромагнитный датчик пучка заряженных частиц представляет собой систему проводников, в которых пролетающий пучок, отдавая часть своей энергии, возбуждает электромагнитное поле, являющееся сигналом. Величина и временная зависимость поля несут информацию об интенсивности пучка и его геометрических характеристиках, которая может быть извлечена путем детектировании сигнала. Возбуждаемое поле, в зависимости от устройства системы, может иметь характер поля излучения, стоячих или бегущих волн.”[3]
Для обработки сигналов датчика положения пучка на многих ускорительных комплексах используется устройство Libera Hadron. Libera Hadron обеспечивает обработку сигналов пучка и высокоточные измерения для адронных и тяжело-ионных синхротронов [5], поэтому оно было выбрано для использования в составе комплекса NICA. Устройство оптимизировано для работы с входными сигналами от пикапов конструкции “обувная коробка” и кнопочных пикапов. Руководство по работе с устройством можно получить, заполнив форму на официальном сайте фирмы [6] . Принцип действия устройства следующий: “The signal from the pick-ups is processed in the signal processing chain, which is composed of analog signal processing, digitalization on fast ADCs and digital signal processing.”[6]
В качестве основы управления комплекса NICA выбрана система Tango Controls [7-9]. На официальном сайте системы её достоинства характеризуются следующим образом: ”Tango Controls is a toolkit for connecting hardware and software together. It is a mature software which is used by tens of sites to run highly complicated accelerator complexes and experiments 24 hours a day.”[7] Описание внутренней структуры и утилит приводится в [8], описание программной реализации в [9].
Внедрение системы Tango Controls на ускорительном комплексе ОИЯИ началось в 2013 г. Этапы развития системы, принятые технические решения неоднократно докладывались на российских и международных специализированных конференциях, например [10]. Наиболее полное описание интеграции системы представлено в журнальной публикации [11]. Реализация диагностики пучков ускорительного комплекса NICA представлена в [12].

В результате выполнения данной работы разработано, протестировано и отлажено программное обеспечение для управления устройством Libera Hadron через систему Tango Controls. Созданное программное обеспечение планируется использовать в качестве одного из модулей системы контроля положения пучков в Бустере Нуклотрона.

Сайт проекта NICA,
V.D.Kekelidze, A.D.Kovalenko, R.Lednicky, V.A. Matveev, I.N.Meshkov, A.S.Sorin, G.V.Trubnikov, Project NICA at JINR, Nuclear Physics A, ISSN:0375-9474, eISSN:1873-1554, Изд:Elsevier B.V. 2013 том 904-905
Смалюк В.В., Диагностика пучков заряженных частиц в ускорителях / Под ред. чл.-корр. РАН Н.С.Диканского. Новосибирск: Параллель, 2009. 294 с.
ISBN 978-5-98901-063-9
Michiko G. Minty, Frank Zimmermann, Beam Techniques – Beam Control and Manipulation, Lectures given at the US Particle Accelerator School, University of Chicago and Argonne National Laboratory, June 14–25, 1999
Официальный сайт производителя устройства,
Libera Hadron beam position processor user manual,
Официальный сайт проекта Tango,
Документация проекта Tango,
Материалы для разработчиков,
В. Андреев, В. Волков, Е. Горбачёв, А. Кириченко, Д. Монахов, С. Романов, Г. Седых, Т. Рукояткина, Развитие комплексной системы контроля Нуклотрона и ускорителей NICA, In proceedings of “NICA accelerating complex: problems and solutions — 2014”, Sozopol, Bulgaria
E. V. Gorbachev, V. A. Andreev, A. E. Kirichenko, D. V. Monakhov, S. V. Romanov, T. V. Rukoyatkina, G. S. Sedykh, V. I. Volkov, The Nuclotron and Nica control system development status., Physics of Particles and Nuclei Letters, ISSN:1547-4771, eISSN:1531-8567, Изд:MAIK Nauka/Interperiodica distributed exclusively by Springer Science+Business Media LLC. 2016 том 13 журнал 5,
Андреев В.А., Волков В.И., Горбачев Е.В., Елкин В.Г., Исадов В.А., Кириченко А.Е., Монахов Д.В., Назлев Х.П., Романов С.В., Рукояткина Т.В., Седых Г.С.,
Система управления и диагностики пучка Бустера NICA, Письма в ЭЧАЯ, ISSN:1814-5957, eISSN:1814-5973, Изд:ОИЯИ Передано в печать

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Последние выполненные заказы

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Елена С. Таганрогский институт управления и экономики Таганрогский...
    4.4 (93 отзыва)
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на напис... Читать все
    Высшее юридическое образование, красный диплом. Более 5 лет стажа работы в суде общей юрисдикции, большой стаж в написании студенческих работ. Специализируюсь на написании курсовых и дипломных работ, а также диссертационных исследований.
    #Кандидатские #Магистерские
    158 Выполненных работ
    Виктор В. Смоленская государственная медицинская академия 1997, Леч...
    4.7 (46 отзывов)
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выв... Читать все
    Имеют опыт грамотного написания диссертационных работ по медицине, а также отдельных ее частей (литературный обзор, цели и задачи исследования, материалы и методы, выводы).Пишу статьи в РИНЦ, ВАК.Оформление патентов от идеи до регистрации.
    #Кандидатские #Магистерские
    100 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Глеб С. преподаватель, кандидат наук, доцент
    5 (158 отзывов)
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной с... Читать все
    Стаж педагогической деятельности в вузах Москвы 15 лет, автор свыше 140 публикаций (РИНЦ, ВАК). Большой опыт в подготовке дипломных проектов и диссертаций по научной специальности 12.00.14 административное право, административный процесс.
    #Кандидатские #Магистерские
    216 Выполненных работ
    Дмитрий К. преподаватель, кандидат наук
    5 (1241 отзыв)
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполня... Читать все
    Окончил КазГУ с красным дипломом в 1985 г., после окончания работал в Институте Ядерной Физики, защитил кандидатскую диссертацию в 1991 г. Работы для студентов выполняю уже 30 лет.
    #Кандидатские #Магистерские
    2271 Выполненная работа
    Яна К. ТюмГУ 2004, ГМУ, выпускник
    5 (8 отзывов)
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соот... Читать все
    Помощь в написании магистерских диссертаций, курсовых, контрольных работ, рефератов, статей, повышение уникальности текста(ручной рерайт), качественно и в срок, в соответствии с Вашими требованиями.
    #Кандидатские #Магистерские
    12 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету