Řízení mikrotronu (malého cyklického urychlovače) MT 25 pomocí fuzzy regulátoru

Urychlovače nejsou jen velké (jako jsou např. v ústavu CERN u Ženevy, kde se hledají v rozbitých atomech nové elementární částice), ale jsou také menší stvořené pro jemnou práci až po laboratorní využití. Takový je i cyklický urychlovač MT 25 (MT 25 udává nejvyšší dosažitelnou energii – 25 MeV (megaelektronvoltů)) ukrytý v nepřístupných kobkách pod horou Vítkov v Praze.
Kontaktní osoba:
prof. Ing. Jiří Bíla, DrSc.

Jiri.Bila@fs.cvut.cz

Tel.: 224 352 534

Popis: 

Mikrotron je v majetku Ústavu nukleární fyziky v Řeži u Prahy a syntéza fuzzy regulátoru a jeho odzkoušení proběhla ve spolupráci s Ústavem přístrojové a řídicí techniky, FS, ČVUT v Praze. Na obr.1 je hrubé schéma mikrotronu ( 1 – magnetron, 2 – fázový filtr, 3 – circulátor, 4 – chlazení, 5 – akcelerační dutina, 6 – vakuová komora, 7 – dráhy urychlovaných elektronů, 8 – nastavitelná trubice pro vedení proudu elektronů, 9 – směrový modulátor proudu elektronů). Až donedávna byl mikrotron řízen lidským operátorem, který nastavoval hodnoty cca 6ti parametrů. Byla to práce tvůrčí, ale její výsledky nebyly vždy spolehlivé. Na obr.2. je rámcové schéma řídicího obvodu s fuzzy regulátorem (význam symbolů: w – řídicí (žádaná) veličina, e – řídicí odchylka, u – akční veličina, v – porucha, y – výstup z mikrotronu, y1 – výstupní veličina, y2 – stavová proměnná.). Po vyladění byl fuzzy regulátor schopen řídit mikrotron s lepší účinností, než tomu bylo s lidským operátorem. Na obr.3. je srovnání obou způsobů řízení v simulačním režimu (Žádaná veličina elektronového proudu je 10.5 mA při energii 14 MeV).

Uvedená aplikace metod řízení vyučovaných na Ústavu přístrojové a řídicí techniky, fakulty strojní, ČVUT v Praze ukazuje, jak v podstatě nenáročný je přechod z typicky strojních systémů a jejich řízení (např. řízení peltonovy turbiny) do oblastí typických pro jiné oblasti – v tomto případě oblast jaderné fyziky.

Kontaktní osoby: Prof. Ing. Jiří Bíla, DrSc., Ing. Mgr. Jakub Jura, Ph.D. – oba Ústav přístrojové a řídicí techniky, fakulty strojní, ČVUT v Praze, Ing. Pavel Krist, Ph.D. – Ústav nukleární fyziky v Řeži u Prahy.

Přínosy: 
  • Optimalizace parametrů svazku urychlených elektronů – především zvýšení přesnosti parametrů výstupního svazku.
Aplikace: 
  • Výzkum v oblasti jaderné fyziky
  • Výuka
  • Průmyslový vývoj
Reference: 
  • P. Krist, J. Bíla, A mathematical model of the MT25 microtron, JINST 6, T10005, 2011.
  • P. Krist, J. Bíla, Microtron Modelling and Control, in Nuclear Physics Methods and Accelerators in Biology and Medicine, Amer. Inst. of Physics (AIP) Conf. Proc., Vol. 1204, 2009, p. 183–185.

doi:10.1063/1.3295641.