Baseband simulation model of the vector rf voltage control system for the J-PARC RCS

J-PARC RCSのベクトルrf制御システムのベースバンドシミュレーション解析

田村 文彦   ; 杉山 泰之*; 吉井 正人*; 大森 千広*; 山本 昌亘   ; 島田 太平 ; 野村 昌弘  ; 長谷川 豪志*; 原 圭吾*; 古澤 将司*

Tamura, Fumihiko; Sugiyama, Yasuyuki*; Yoshii, Masahito*; Omori, Chihiro*; Yamamoto, Masanobu; Shimada, Taihei; Nomura, Masahiro; Hasegawa, Katsushi*; Hara, Keigo*; Furusawa, Masashi*

J-PARC RCSの広帯域金属磁性体空胴における大強度ビームによる重いビームローディングの補償のため、ベクトルRFフィードバック制御の採用が検討されている。マルチハーモニックベクトル制御プロトタイプシステムを製作しテスト中である。システム性能を検証するために、Matlab SimulinkによるRFシミュレーションが行われることが多いが、商用かつ高額なソフトウェアである。また、計算機資源を要し計算時間がかかることも問題である。このため、フリーソフトウェア(Scilab, Python control library)を用いて簡単化したベースバンドシミュレーションを行った。ベースバンドシミュレーションは高速に実行できることはパラメータサーチの際に有利である。この発表では、シミュレーションモデルのセットアップについて述べる。シミュレーション結果は開ループ閉ループともにシステムの応答をよく再現している。

Vector RF voltage feedback control for the wideband magnetic alloy cavity of the J-PARC RCS is considered to be employed to compensate the heavy beam loading caused by high intensity proton beams. A prototype system of multiharmonic RF vector voltage control has been developed and is under testing. To characterize the system performance, full RF simulations could be performed by software like Simulink, while the software is proprietary and expensive. Also, it requires much computing power and time. We performed the simplified baseband simulations of the system in z-domain by using free software, Scilab and Python control library. It seems to be beneficial for searching the parameters that the baseband simulation can be performed quickly. In this presentation, we present the setup and results of the simulations. The simulations well reproduce the open and closed loop responses of the prototype system.