基于粒子群優(yōu)化算法的電子儲存環(huán)磁聚焦結(jié)構(gòu)設(shè)計與優(yōu)化.pdf

1、對于同步輻射光源，電子儲存環(huán)磁聚焦結(jié)構(gòu)（lattice）設(shè)計與優(yōu)化中的參數(shù)直接決定著其主要性能。電子儲存環(huán)lattice設(shè)計與優(yōu)化工作可分為線性lattice設(shè)計與非線性lattice優(yōu)化兩部分。對于同步輻射光源，線性lattice設(shè)計的主要目標是獲得盡量低的電子束流自然發(fā)射度與滿意的線性光學函數(shù)，以主要提高同步輻射亮度;非線性lattice優(yōu)化的主要目標是獲得足夠大的動力學孔徑與可以接受的動量孔徑，以提高束流注入效率以及增加束流壽命。

2、本論文將快速搜索全局最優(yōu)解的粒子群優(yōu)化算法應用于電子儲存環(huán)lattice設(shè)計與優(yōu)化，并提出一些相關(guān)方法。
　　 首先應用全局掃描法得到了合肥光源改造儲存環(huán)線性lattice解與參數(shù)數(shù)據(jù)庫，從而方便了lattice研究，并篩選出了幾個具有較好線性參數(shù)與非線性表現(xiàn)的lattice候選解。接著應用粒子群優(yōu)化算法同樣研究了合肥光源改造儲存環(huán)線性lattice。先通過與全局掃描法的對比，表明了粒子群優(yōu)化算法可以用于高效率地搜索線性latt

3、ice的全局最優(yōu)信息;之后應用粒子群優(yōu)化算法研究了多變量情況下的合肥光源改造儲存環(huán)超周期結(jié)構(gòu)lattice，結(jié)果表明其lattice靈活性有限。然后將粒子群優(yōu)化算法應用于非線性lattice優(yōu)化。在優(yōu)化動力學孔徑時，為了比較不同動力學孔徑的優(yōu)劣，提出了一種動力孔徑量化判據(jù);根據(jù)動力學孔徑跟蹤計算中的變化特點，提出了多圈與少圈策略來降低計算量;為了更容易地搜索到質(zhì)量較好的動力學孔徑，提出可以在優(yōu)化時設(shè)置一個專門用于粒子跟蹤的孔徑，并對其尺

4、寸選擇做了說明。還提出了一種動量孔徑量化判據(jù)，并同時優(yōu)化了動力學孔徑與動量孔徑。以合肥光源改造儲存環(huán)和上海光源儲存環(huán)為例進行了非線性lattice優(yōu)化，優(yōu)化結(jié)果表明應用粒子群優(yōu)化算法以及所提出的策略與方法可以較快地搜索到非線性表現(xiàn)較好的lattice解。
　　 指出了在線性lattice設(shè)計時直接應用智能優(yōu)化算法的不足之處，這主要是由于在線性lattice設(shè)計中一般很難給出優(yōu)化問題的完備的約束條件與目標函數(shù)的集合。接著提出了定位

5、方法來加以解決。定位方法通過應用多目標智能優(yōu)化算法來快速得到滿足約束條件的所有l(wèi)attice解域，從而為儲存環(huán)lattice設(shè)計與優(yōu)化提供多樣性的lattice解。解釋說明了逐步補償色品方法存在不足之處的原因，并指出可以通過引入智能優(yōu)化算法來加以解決，由此提出用于非線性lattice優(yōu)化的色品六極鐵對優(yōu)化方法。色品六極鐵對優(yōu)化方法克服掉了逐步補償色品方法的不足之處，因此優(yōu)化效果好于逐步補償色品方法。還指出了六極鐵補償色品公式可以把智能優(yōu)