Bachelor/Masterarbeiten

Studien-/Diplomarbeiten, Bachelor-/Masterarbeiten und Proseminare

In der Gesellschaft für Schwerionenforschung Darmstadt werden Teilchen auf nahezu Lichtgeschwindigkeit beschleunigt. Dies geschieht größtenteils in Ringbeschleunigern, sogenannten Synchrotrons. Dort liegen die Ionen als Teilchenhaufen (Bunches) vor. Bunches können durch Störungen zu Schwingungen in longitudinaler Richtung angeregt werden. Diese Schwingungen verschlechtern die Strahlqualität und sollen durch Regelungen gedämpft werden.

In meinem Themengebiet geht es um schnelle diskrete Regleralgorithmen, die robust gegen Rauschen sind und sich im laufenden Betrieb an verändernde Streckenparameter anpassen. In einer Vielteilchensimulation (C++) können die Regleralgorithmen getestet werden.

Bei Interesse an einem der folgenden Themen meldet euch am besten per Mail, dass wir einen Termin ausmachen können. Dabei kann das Thema genauer besprochen und Fragen etc. geklärt werden.

Masterarbeit – Regelung mit einem Ableitungsschätzer

Ableitungsschaetzer Bild

In dieser Arbeit soll ein Ableitungsschätzer untersucht werden, der als FIR-Filter implementiert werden kann und sich durch Robustheit gegen Signalrauschen auszeichnet.

Ein derartiger Entwurf ist bereits in einem Laborversuch umgesetzt, bei dem das Synchrotron ohne Beschleunigung nachgebildet ist. Im beschleunigenden Fall ändern sich Streckenparameter der Beschleunigeranlage, sodass das Filter im laufenden Betrieb angepasst werden muss.

Ziel ist es Einstellregeln zu entwerfen. Im Folgenden soll an Hand der Vielteilchensimulation abgeschätzt werden, welches Potential die Regelung mit Ableitungsschätzer gegenüber herkömmlichen Methoden aufweist.

Masterarbeit – Regelung im Multi-Bunch-Betrieb

mulbunbild

In einem Synchrotron können simultan mehrere Bunche beschleunigt werden. Dabei ist es hilfreich, wenn sich die Bunchschwerpunkte möglichst gleichmäßig über den gesamten Ring verteilen. Eine absolute Positionsbestimmung im Ring ist noch nicht möglich.

Durch einen Vergleich der Bunchpositionen untereinander können relative Verschiebungen festgestellt werden. Unterliegen beispielsweise alle Bunche einer Driftbewegung, deren Ursprung messtechnischer Natur, so werden diese nicht sichtbar.

Sind die relativen Abstände der Bunche unterschiedlich, so sollen diese durch Driftbewegungen jedes einzelnen Bunchs behoben werden.

Ziel ist einen Regler zu entwerfen, ihn auf Robustheit zu untersuchen und zu evaluieren, welche Auswirkungen die Regelung auf die Strahlqualität hat.

Bachelorarbeit – Verbesserung einer Regelung durch Schätzung der Synchrotronfrequenz

synconlscha

Die Synchrotronfrequenz ist eine wichtige Größe zur Festlegung von Reglerparametern. Ist der Bunch im Phasenraum sehr kompakt, so haben die Teilchen alle eine ähnliche Synchrotronfrequenz, die man gut berechnen kann. Mit zunehmender Aufweitung des Bunches weitet sich das Spektrum auf und die kohärente Synchrotronfrequenz sinkt gegenüber dem berechneten Wert ab.

In dieser Arbeit soll untersucht werden, wie gut die kohärente Synchrotronfrequenz während des Beschleunigungsbetriebs geschätzt werden kann und ob die Koeffizienten eines diskreten Reglers genügend schnell angepasst werden können, damit sich die Reglereigenschaften verbessern.

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