上海光源上层应用软件设计与开发
上海同步辐射装置(The Shanghai Synchrotron Radiation Facility)，简称上海光源(SSRF)，是一台中能第三代同步辐射光源装置。整个装置包括一台150MeV的电子直线加速器、一台3.5GeV的增强器以及一台3.5GeV的电子储存环，在直线加速器与增强器之间、增强器与储存环之间分别由低能输运线及高能输运线连接。上海光源控制系统是一个基于EPICS的大规模分布式控制系统。其中底层的设备控制如监测、报警等操作由EPICS工具包来提供，上层物理应用则使用MATLAB语言来编写应用软件，部分功能基于AT(Accelerator Toolbox)及MCA(MATLAB Channel Access toolbox)工具包。
首先，本文从上海光源上层物理应用的具体需求出发，提出了软件的总体构架，由四大部分组成：1)加速器物理基本数据结构，包括模拟仿真数据结构THERING，加速器元件数据结构AO，以及用于数据和路径管理的数据结构AD；2)数据处理及物理功能，包括输运线的twiss参数匹配、轨道校正等，增强器的升能ramping、注入引出等，储存环的在线β函数测量、twiss参数匹配、首圈校正、局部凸轨、轨道校正、基于束流的准直测量BBA等，以及束流光学设计中的线性匹配和非线性优化、存储/恢复、磁铁扫描、定时及注入控制等其它功能需求；3)GUI图形用户界面的基本要求；4)与机器在线交互相关功能。
其次，分部分对SSRF上层应用软件各组成部分的设计进行了从物理思想、数据结构、算法设计，到界面设计的详细研究，并设计开发出了具体的应用软件。典型的应用软件包括：用于实现线性匹配、非线性优化等功能的束流光学设计软件bodgui；用于实现输运线twiss参数匹配的matchgui软件；用于对β函数进行在线测量的BetaMeas工具；用于储存环首圈轨道校正的fiorbit工具；用于对机器运行模式和状态进行存储或恢复的backupgui/restoregui工具等。
本文还对上层软件与EPICS在线交互的相关功能进行了研究，构建了用于在线功能测试的AT Server平台。
最后，给出了软件在SSRF调束及运行中的应用实例，结果表明，所开发的从输运线、增强器到储存环的上层应用软件软件符合SSRF上层物理应用基本需求。SSRF的物理工作者通过使用这些软件，能完成对加速器元件和束流的调整，使机器达到最佳状态，确保高亮度、高稳定、长寿命的束流。
- 作者：
- 陈光玲
- 学位授予单位：
- 中国科学院上海应用物理研究所
- 专业名称：
- 核技术及应用
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2009年
- 导师姓名：
- 刘桂民
- 中图分类号：
- TP311.52
- 关键词：
- 应用软件设计；同步辐射装置；光源装置
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