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Intelligent Beam Control in Accelerators

Zheqiao Geng, Stefan Simrock (Broschiert, Englisch)

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Beschreibung
This book systematically discusses the algorithms and principles for achieving stable and optimal beam (or products of the beam) parameters in particle accelerators. A four-layer beam control strategy is introduced to structure the subsystems related to beam controls, such as beam device control, beam feedback, and beam optimization. This book focuses on the global control and optimization layers. As a basis of global control, the beam feedback system regulates the beam parameters against disturbances and stabilizes them around the setpoints. The global optimization algorithms, such as the robust conjugate direction search algorithm, genetic algorithm, and particle swarm optimization algorithm, are at the top layer, determining the feedback setpoints for optimal beam qualities. In addition, the authors also introduce the applications of machine learning for beam controls. Selected machine learning algorithms, such as supervised learning based on artificial neural networks and Gaussian processes, and reinforcement learning, are discussed. They are applied to configure feedback loops, accelerate global optimizations, and directly synthesize optimal controllers. Authors also demonstrate the effectiveness of these algorithms using either simulation or tests at the SwissFEL. With this book, the readers gain systematic knowledge of intelligent beam controls and learn the layered architecture guiding the design of practical beam control systems.
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Technische Daten


Erscheinungsdatum
12.05.2024
Sprache
Englisch
EAN
9783031285998
Herausgeber
Springer International Publishing
Serien- oder Bandtitel
Particle Acceleration and Detection
Sonderedition
Nein
Autor
Zheqiao Geng, Stefan Simrock
Seitenanzahl
155
Einbandart
Broschiert
Autorenporträt
Zheqiao Geng is a senior electronic engineer at the Paul Scherrer Institute in Switzerland. He graduated with a bachelor’s degree from Tsinghua University in Beijing, China, in 2002. In 2007 he received his Ph.D. degree in nuclear engineering from the Graduate School of Chinese Academy of Sciences. For more than ten years, he worked on accelerator RF and beam control systems in different labs, including IHEP (China), DESY (Germany), SLAC (USA) and PSI (Switzerland). He was the key developer of critical aspects of the LLRF systems for various accelerator projects such as the European XFEL, LCLS and SwissFEL. At SLAC, he led the system-level design of the LCLS-II LLRF system. At PSI, he developed the control strategy for setting up and stabilizing the two-bunch operation of SwissFEL. As an internationally acclaimed RF and beam control expert, he was appointed as a PSI Senior Expert in 2021.
Schlagwörter
Beam feedback systems, modern modeless multi-objective optimization, Machine learning in HEP, Optimal beam parameters in an accelerator, FEL power optimization
Thema-Inhalt
PHP - Teilchen- und Hochenergiephysik UYQ - Künstliche Intelligenz PDD - Wissenschaftliche Standards, Normung usw.
Höhe
235 mm
Breite
15.5 cm

Hersteller: Palgrave Macmillan, Europaplatz 3, Heidelberg, Deutschland, 69115, ProductSafety@springernature.com, Springer Nature Customer Service Center GmbH

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