對數(shù)函數(shù)控制下填充因子的變化對束暈控制效果影響的模擬研究.pdf

1、本文綜述了強(qiáng)流離子束中束暈－混沌的基本動力學(xué)行為及特性，束暈－混沌的控制研究進(jìn)展現(xiàn)狀和束暈－混沌控制后的規(guī)律的研究進(jìn)展現(xiàn)狀。在此基礎(chǔ)上研究了以離子數(shù)比為控制變量和以均方根半徑為控制變量的對數(shù)函數(shù)控制器下填充因子的變化對K－V分布離子束束暈控制效果的影響，并將數(shù)值模擬結(jié)果及以均方根半徑為控制變量的延遲反饋控制器的結(jié)果進(jìn)行了比較。所得到的結(jié)果表明束暈控制效果明顯地與控制器的選取有關(guān)，與控制信息也有關(guān)，從而進(jìn)一步加深了人們對束暈－混沌非線性控

2、制的認(rèn)識。 強(qiáng)流離子束有著廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景，對其產(chǎn)生的束暈―混沌現(xiàn)象的控制及控制后的規(guī)律的研究日益受到了人們的廣泛關(guān)注。自從中國原子能科學(xué)研究院的方錦清研究員提出非線性反饋控制策略以來，在這些方面的研究中近幾年已經(jīng)取得了不少進(jìn)展。例如，文獻(xiàn)[36，37]在真空相移和調(diào)諧衰減因子都固定時，研究了延遲反饋器下填充因子對K－V分布離子束的束暈控制效果的影響。但該研究是采用實驗上難以測定的均方根半徑為控制變量進(jìn)行的，所得結(jié)果不便于應(yīng)

3、用。文獻(xiàn)[34]提出了以離子數(shù)比為控制變量進(jìn)行束暈控制，使研究朝實現(xiàn)實驗控制的方向邁出了新的一步。但是在以離子數(shù)比為控制變量的對數(shù)函數(shù)控制器下填充因子的變化對束暈控制效果有什么樣的影響，是否會出現(xiàn)新的現(xiàn)象，束暈控制效果與控制信息有沒有關(guān)系等問題，目前還未見有關(guān)此研究的文獻(xiàn)和報導(dǎo)。因此，本文運(yùn)用PIC多粒子模擬程序主要做了以下兩方面的研究工作。 ⑴采用以離子數(shù)比為控制變量的對數(shù)函數(shù)控制器，在真空相移和調(diào)諧衰減因子都固定時，對初始分

4、布為K－V分布的離子束研究了填充因子的變化對束暈控制效果的影響。本文數(shù)值模擬顯示，在相當(dāng)大的填充因子取值范圍內(nèi)，使用離子數(shù)比為控制變量的對數(shù)函數(shù)控制器時，束半徑的變化幅度比使用延遲反饋控制器時小，而且束最大半徑和均方根半徑也沒有像延遲反饋控制器下那樣有明顯的峰值或谷值出現(xiàn)。進(jìn)一步研究了解到，對數(shù)函數(shù)控制器下和延遲反饋控制器下相對發(fā)射度隨時間演化的不同可能是造成上述差別的原因。由此進(jìn)一步看到了束暈控制效果與控制信息或控制器的選取有關(guān)。

5、 ⑵由于上面工作中不同的控制信息所采用的控制器形式不同，無法看出束暈控制效果到底是與控制信息有關(guān)還是與控制器有關(guān)。為了弄清楚這個問題，本文構(gòu)造了一個以均方根半徑為控制變量的對數(shù)函數(shù)控制器，在與上面相同的參數(shù)條件下，先研究了該控制器對滿足K－V分布的離子束的束暈－混沌控制的有效性，然后研究了該控制器下填充因子的變化對束暈控制效果的影響。數(shù)值模擬顯示，在相當(dāng)大的填充因子取值范圍內(nèi)，以離子數(shù)比為控制信息時，束半徑的變化幅度比以均方根半徑為

6、控制信息時小，而且束最大半徑不像以均方根半徑為控制信息時那樣在填充因子取值較小時出現(xiàn)較大值區(qū)域。由此可見，在相同的參數(shù)和控制條件下，采用離子數(shù)比為控制信息和采用均方根半徑為控制信息對束暈控制效果的影響明顯不同。另外，以均方根半徑為控制變量時，對數(shù)函數(shù)控制器下的離子束均方根半徑?jīng)]有像延遲反饋控制器下那樣有明顯的谷值出現(xiàn)，并且最大半徑的變化也不同。由此可見束暈控制效果明顯地與控制器的選取有關(guān)。 以上是本文采用以離子數(shù)比為控制變量的對