JPH03108004A - 電磁石制御装置 - Google Patents

電磁石制御装置

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JPH03108004A
JPH03108004A JP1245537A JP24553789A JPH03108004A JP H03108004 A JPH03108004 A JP H03108004A JP 1245537 A JP1245537 A JP 1245537A JP 24553789 A JP24553789 A JP 24553789A JP H03108004 A JPH03108004 A JP H03108004A
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JP
Japan
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electromagnet
clock
command value
control device
control
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JP1245537A
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English (en)
Inventor
Hisahide Nakayama
中山 尚英
Katsuji Murai
村井 勝治
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、電磁石制御装置に係り、特に、予め値が定め
られた出力パターンデータを制御クロックの周期毎に記
憶装置から読出し、その出力パターンデータに基づく指
令値を電磁石電源に与える方式の加速器や核融合装置等
において、記憶装置の容量を増大させないで、前記指令
値をより細かく出力するのに好適な電磁石制御装置に関
するものである。
[従来の技術] 従来の電磁石制御装置、例えば加速器の電磁石制御装置
では、指令値である出力パターンデータを制御クロック
毎に一旦生成した後は、制御クロックが到来する毎に、
前記出力パターンを1つずつ出力していた。このような
例としては、特開昭62−243213号等がある。
[発明が解決しようとする課題] ところが、上記従来技術は、制御クロック毎に一旦値が
定まった出力パターンデータを制御クロック毎に更新す
るという方式のため、隣合う2つの制御クロックの間の
期間には、本来変化すべき制御指令値が、一定のまま維
持されてしまっていた。
したがって1例えば電磁石電流の制御において、制御指
令値が理想的に滑らかに変化した場合に比べて、誤差が
発生することは避けられなかった。
これを解決するためには、出力パターンデータの数を増
やすことが考えられるが、単純に増やすことは、直ちに
記憶装置の大型化を招き、メモリICの必要量が膨大な
数にのぼることになる。
本発明の目的は、記憶装置を大型化することなく、従来
の離散的出力パターンを基礎として、より多くの出力パ
ターンが得られ、電磁石をより高精度に制御できる電磁
石制御装置を提供することである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、上記目的を達成するために、予め値が定めら
れた出力パターンデータを制御クロックの周期毎に記憶
装置から読出し、その出力パターンデータに基づく指令
値を電磁石電源に与える電磁石制御装置において、前記
制御クロックを逓倍し内部クロックを生成する逓倍回路
と、その内部クロックの到来毎に、前記出力パターンデ
ータに基づいて、前記到来時刻における指令値を補間演
算により導出する補間演算回路とを備え、補間演算によ
り導出した指令値を電磁石電源に与える電磁石制御装置
を提案するものである。
前記内部クロックの制御クロックに対する逓倍数を2の
倍数とすると、演算が単純になる。
本発明は、また、上記目的を達成するために、予め値が
定められた出力パターンデータを制御クロックの周期毎
に記憶装置から読出し、その出力パターンデータに基づ
く指令値を電磁石電源に与える電磁石制御装置において
、前記制御クロックよりも高い内部クロックを発生する
クロック発生回路と、その内部クロックを分周し前記出
力パターン読出し用制御クロックを生成する分周回路と
、前記内部クロックの到来毎に、出力パターンデータに
基づいて、前記到来時刻における指令値を補間演算によ
り導出する補間演算回路とを備え、補間演算により導出
した指令値を電磁石電源に与える電磁石制御装置を提案
するものである。
この場合は、制御クロックの内部クロックに対する分周
数を2の倍数とすると、演算が単純になる。
上記いずれの電磁石制御装置も、荷電粒子加速用電磁石
の制御装置として、加速器に適用でき、また、プラズマ
閉じ込め用電磁石の制御装置として、核融合装置に適用
可能である。
[作用] 上記制御クロック逓倍回路は、与えられた制御クロック
の周波数を0倍して、内部クロックを生成する。
補間演算回路は、その内部クロックにより、前記制御ク
ロックよりも短い間隔で起動され、その起動時刻におけ
る制御指令値を、その時刻前後の出力パターンデータの
値に基づき、補間演算により求める。
したがって、出力パターンデータの密度をn倍にするこ
とができるので、制御指令値に含まれる誤差を1 / 
nに減らすことが可能となる。
なお、一般に制御クロックは外部から与えられるが、補
間演算に必要な高い周波数の内部クロックを備え、これ
を分周して、逆に、出力パターン読出し等に用いる制御
クロックを生成する方式も考えられる。
また、逓倍あるいは分周の数を2の倍数とすると、後述
のように、演算が単純になる。
以下では、加速器の電磁石の制御装置を例に採り、本発
明を説明するが、本発明は、核融合装置等の電磁石の制
御装置にも適用できる。
[実施例コ 第1図は、本発明による電磁石制御装置を加速器の電磁
石電源に適用した実施例の系統構成を示すブロック図で
ある。
電磁石制御装置10は、上位計算機1からの出力パター
ンデータを基に、クロック発生器3で作られる周波数f
の制御クロックに従い、電磁石電源4に対して制御指令
値を出力する。電磁石′rjl源4は、変換器5の点弧
角を制御し、電磁石6を励磁する。電磁石6から発生す
る磁場は、加速器7内の電子やイオンからなるビームの
偏向、集束。
発散等の基本的操作を行う。
シンクロトロンやストレージリング等の加速器には、こ
のような制御系が数十から数百設けられている。
上位計算機1は、各電磁石の励磁特性と所要の発生磁場
パターンとから、励磁電流や印加電圧等の時系列データ
を出力パターンデータとして予め生成しておく。ここで
は、出力パターンデータのデータ間の時間間隔をΔTと
する。−旦生成された出力パターンデータは、外部記憶
装置2に貯えられる。加速器を運転する場合、上位計算
機1は、外部記憶装置2から、必要な出力パターンデー
タを取り出し、電磁石制御装置10のパターンメモリ1
1に設定する。パターンメモリ11上のデータR1,R
2,・・・RtyRt+2.・・・RNは、上記出力パ
ターンデータを構成するデータの値と完全に一致する。
一方、クロック発生器3からの周波数fの制御クロック
は、電磁石制御装置10内の逓倍回路12により、周波
数nfの内部クロックに変換される。
逓倍回路12の詳細な構成の一例を第2図に示す。この
例は、フェーズロックドループ(P L L)方式の逓
倍回路である。内部クロックnfを分周器124で1 
/ nに分周した信号とクロック発生器3からの制御ク
ロックfとは、位相検波器121により、位相差を検出
される。位相検波器121の出力信号は、高周波成分を
減衰させるフィルタ122を通して、電圧制御発振器1
23に出力され、電圧に応じた周波数で発振させる。そ
の発振周波数は、nfを中心とした値に設定する。この
電圧制御発振器123の出力は、内部クロックnfとな
り、前述の通り、1 / n分周器124により、制御
クロックfとほぼ同一周波数に分周された後、位相検波
器121に入力される。位相検波器121から分周器1
24までの部分が、フィードバックループを形成してい
るために、内部クロックnfは、制御クロックfを正確
にn倍したものとなる。
さて、第1図に戻り、補間演算回路13は、上記内部ク
ロックnfにより起動され、パターンメモリ11上のデ
ータを補間演算し、その時刻における指令値Rを演算す
る。指令値Rは、出力回路14を介して、電磁石電源4
に出力される。
次に、補間回路13の構成および動作を第3図により説
明する。内部クロックnfは、補間演算回路13に入力
されると、クロックカウンタ131で積算される。クロ
ックカウンタ131の積算値には、0≦k < nの整
数値をとる。すなわち、クロックカウンタ131は、n
−1の大きさを持ち、オーバーフローする毎に、桁上げ
信号を出力するように構成されている。したがって、ク
ロックカウンタ131は、内部クロックnfがn個到来
する毎に、Oに戻るとともに、桁上げ信号を出力する。
この桁上げ信号は、アドレスポインタ132に送られ、
積算される。アドレスポインタ132の値iは、第1図
パターンメモリ11の範囲と同じ1≦i≦Nの範囲をと
る。アドレスポインタ132の値iにより、パターンメ
モリ11上のデータR1およびR1+1が、演算部13
3に取り込まれる。演算部133は、補間演算を実行す
る。
補間演算の一例を(1)式に示す。
R=((ΔT−k・Δ1)/ΔT)R1+((k・Δ1
)/ΔT)R++、  ・・・(1)ただし、R:指令
値 ΔT:制御クロック周期(=1/f) Δt:内部クロック周期(=1/nf)k :クロック
カウンタ積算値 (1)式により、内部クロック毎の指令値Rを演算でき
る。
同一パターンを用いても、従来例では、第4図に示すよ
うに、指令値RがへT毎に大きい階段状に変化するのに
対し、本発明によれば、Δを毎にすなわち従来例のn倍
の密度で指令値Rが変化するようになり、誤差が1 /
 nになり、制御精度が改善される。
また、(1)式を変形して、 R=  (1−k ・Δt/ΔT)Rt+(k・Δt/
ΔT)R++□ = (1k/ n)Ri+  (k/ n)Rs+1・
・・ (2) に着目すると、(2)式において、nを2の倍数すなわ
ち2,4,8,16.・・・に選ぶことにより、(1)
式において必要だった除算を、2進数の右シフト演算に
置き換えできるため、補間演算をより高速に実行できる
という特有の効果が得られる。
なお、前記実施例では、制御クロックを逓倍して内部ク
ロックを作る方式を説明したが、これとは逆に、内部ク
ロックをまず作り、それを分周して制御クロックを得る
ようにしてもよい。
その場合も分周比を2の倍数とすれば、(2)式の場合
と同様に、補間演算を高速化できる・本発明は、加速器
の電磁石の制御のみならず、予め値が定められた出力パ
ターンデータを制御クロックの周期毎に記憶装置から読
出し、この出力パターンデータに基づく指令値を電磁石
電源に与える方式のものならば、例えば核融合装置のプ
ラズマ閉じ込め用電磁石の制御装置等にも適用できる。
[発明の効果] 本発明によれば、出力パターンデータの記憶装置を大型
化せずに、出力パターンデータの密度を高めることがで
き、電磁石をより高精度に制御できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による電磁石制御装置を加速器の電磁
石電源に適用した実施例の系統構成を示すブロック図、
第2図は逓倍回路の詳細な構成の一例を示す図、第3図
は補間回路の構成および動作を説明する図、第4図は従
来例の指令値Rの変化の一例を示す図、第5図は本発明
の指令値Rの変化の一例を示す図である。 1・・・上位計算機、2・・・外部記憶装置、3・・・
クロック発生器、4・・・電磁石電源、5・・・変換器
、6・・・電磁石、7・・・ビーム、10・・・電磁石
制御装置、11・・・パターンメモリ、12・・・逓倍
回路、121・・・位相検波器、122・・・フィルタ
、123・・・電圧制御発振器、124・・・分周器、
13・・・補間演算回路、131・・・クロックカウン
タ、 132・・・アドレスポインタ、133・・・演算部、
14・・・出力回路。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.予め値が定められた出力パターンデータを制御クロ
    ックの周期毎に記憶装置から読出し、前記出力パターン
    データに基づく指令値を電磁石電源に与える電磁石制御
    装置において、 前記制御クロックを逓倍し内部クロックを生成する逓倍
    回路と、 前記内部クロックの到来毎に、前記出力パターンデータ
    に基づいて、前記到来時刻における指令値を補間演算に
    より導出する補間演算回路とを備え、 前記補間演算により導出した指令値を前記電磁石電源に
    与えることを特徴とする電磁石制御装置。
  2. 2.請求項1に記載の電磁石制御装置において、前記内
    部クロックの制御クロックに対する逓倍数を2の倍数と
    したことを特徴とする電磁石制御装置。
  3. 3.予め値が定められた出力パターンデータを制御クロ
    ックの周期毎に記憶装置から読出し、前記出力パターン
    データに基づく指令値を電磁石電源に与える電磁石制御
    装置において、 前記制御クロックよりも高い内部クロックを発生するク
    ロック発生回路と、 前記内部クロックを分周し前記出力パターン読出し用制
    御クロックを生成する分周回路と、前記内部クロックの
    到来毎に、前記出力パターンデータに基づいて、前記到
    来時刻における指令値を補間演算により導出する補間演
    算回路とを備え、 前記補間演算により導出した指令値を前記電磁石電源に
    与えることを特徴とする電磁石制御装置。
  4. 4.請求項3に記載の電磁石制御装置において、前記制
    御クロックの内部クロックに対する分周数を2の倍数と
    したことを特徴とする電磁石制御装置。
  5. 5.荷電粒子加速用電磁石の制御装置として、請求項1
    〜4のいずれか一項に記載の電磁石制御装置を備えたこ
    とを特徴とする加速器。
  6. 6.プラズマ閉じ込め用電磁石の制御装置として、請求
    項1〜4のいずれか一項に記載の電磁石制御装置を備え
    たことを特徴とする核融合装置。
JP1245537A 1989-09-21 1989-09-21 電磁石制御装置 Pending JPH03108004A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010015838A (ja) * 2008-07-04 2010-01-21 Mitsubishi Electric Corp 電磁石電源装置およびこの電磁石電源装置を備えた粒子線照射医療システム
JP2016109658A (ja) * 2014-12-07 2016-06-20 一穂 松本 荷電粒子ビーム衝突型核融合炉

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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