HEPS加速器物理系統于2021年初部署自主開發全新調束軟件基礎架構Pyapas,由東莞研究部盧曉含主導設計,經過兩年多的開發測試,框架和調束軟件的設計開發已基本完成,為HEPS加速器束流調試和運行打下堅實的基礎。上層調束軟件依托調束軟件基礎架構開發,是加速器束流調試和運行的必備工具。在過去幾十年中,國際上研發了多個調束軟件基礎架構,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束軟件均基于上述基礎架構開發。HEPS工程總指揮潘衛民指出,HEPS作為我國第一臺第四代同步輻射光源,為了獲得更小的發射度,儲存環采用了緊湊型的多彎鐵消色散結構設計,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,磁鐵的數量也提升了一個量級,這給束流參數的調控帶來了新的挑戰,已有調束軟件基礎架構無法很好地滿足HEPS束流調試及運行的需求,因此,需要自主研發適合HEPS調束需求的軟件基礎架構。
Pyapas是一套面向物理的、高性能、可擴展的、功能完備的物理調束軟件基礎架構,采用基于物理模型的控制策略,構建了包含元件映射層和數學建模層“雙層結構”的物理模型模塊,可實現束流參數在線模擬計算及實時反饋調節,可用于解決第四代同步輻射光源調束過程中復雜的參數調節問題;整體框架采用模塊化設計,根據物理調束軟件的需求,將整個框架劃分成不同模塊,每個模塊獨立構建并設計相應的調用協議,提高了基礎架構的可擴展性和適應性。
HEPS工程加速器部副主任、物理系統負責人焦毅說:“作為加速器調束和運行的軟件框架,Pyapas完全基于物理量進行設計開發,便于物理調束人員更直觀地分析物理現象、調節物理參數,基于Pyapas開發的直線加速器物理調束軟件已成功應用于HEPS束流調試,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。”目前,HEPS增強器調束軟件已基本完成開發,計劃于今年四月在中央控制室進行部署及測試,儲存環調束軟件開發也在有序進行中。
Pyapas應用于HEPS直線加速器調束
基于物理量的直線控制程序