Skip to content

Commit

Permalink
Add kenv part for presentation
Browse files Browse the repository at this point in the history
  • Loading branch information
fuodorov committed Feb 14, 2024
1 parent 52819fe commit f73f2f9
Showing 1 changed file with 92 additions and 11 deletions.
103 changes: 92 additions & 11 deletions presentation.tex
Original file line number Diff line number Diff line change
Expand Up @@ -24,6 +24,15 @@
% Настройка подписей к фигурам и таблицам
\usepackage{caption}

\renewcommand{\epsilon}{\ensuremath{\varepsilon}}
\renewcommand{\phi}{\ensuremath{\varphi}}
\renewcommand{\kappa}{\ensuremath{\varkappa}}
\renewcommand{\le}{\ensuremath{\leqslant}}
\renewcommand{\leq}{\ensuremath{\leqslant}}
\renewcommand{\ge}{\ensuremath{\geqslant}}
\renewcommand{\geq}{\ensuremath{\geqslant}}
\renewcommand{\emptyset}{\varnothing}

% Информация о презентации
\title[KENV \& REDPIC]{Создание программного комплекса для расчета динамики частиц во~внешних~электромагнитных~полях}
\author[В.В. Федоров]{Федоров Вячеслав Васильевич}
Expand Down Expand Up @@ -76,31 +85,108 @@

\section{KENV}

\subsection{Обзор проблемы}
\begin{frame}
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
\begin{itemize}
\item Моделирование сильноточных пучков в ускорителях требует учета пространственного заряда.
\item Традиционные методы с макрочастицами занимают много времени и требуют значительных вычислительных ресурсов.
\item Альтернативный подход на основе модели огибающей пучка Капчинского-Владимирского обеспечивает быстрые расчеты и хорошее соответствие с экспериментом.
\end{itemize}
\end{frame}

\subsection{Цели и задачи}
\begin{frame}
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
\begin{itemize}
\item \textbf{Разработать} код для моделирования динамики пучка по модели Капчинского-Владимирского.
\item \textbf{Сравнить} результаты численного моделирования с другими программами.
\item \textbf{Исследовать} применение алгоритмов машинного обучения для оптимизации моделирования.
\end{itemize}
\end{frame}

\subsection{Уравнения огибающей для пучка}
\begin{frame}[c]
\begin{frame}
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
Движение аксиально-симметричного пучка в соленоидах описывается уравнением:
\[r'' + \frac{1}{\beta^2\gamma} \gamma' r' + \frac{1}{2\beta^2\gamma}\gamma''r + k_sr - \frac{P}{r} - \frac{\epsilon^2}{r^3} = 0.\]
где $k_s$ - жесткость соленоидальных линз. Рассматривается круглый пучок с радиусом $r$ и равномерным распределением заряда.
\end{frame}

\subsection{Вычислительная сложность}
\begin{frame}[c]
\begin{frame}
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
Движение эллиптического пучка в квадруполях описывается системой уравнений:
\[ \begin{cases}
a'' + \frac{1}{\beta^2\gamma} \gamma' a' + \frac{1}{2\beta^2\gamma}\gamma''a + k_qa - \frac{2P}{(a+b)} - \frac{\epsilon_x^2}{a^3} = 0,
\\
b'' + \frac{1}{\beta^2\gamma} \gamma' b' + \frac{1}{2\beta^2\gamma}\gamma''b - k_qb - \frac{2P}{(a+b)} - \frac{\epsilon_y^2}{b^3} = 0.
\end{cases}\]
где $k_q$ - жесткость квадрупольных линз.
Рассматривается эллиптический пучок с полуосями $a$, $b$.
\end{frame}

\subsection{Моделирование транспортировки пучка}
\begin{frame}[c]
\begin{frame}
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
\begin{figure}
\centering
\includegraphics[width=0.8\textwidth]{lia_for_presentation}
\end{figure}
\end{frame}

\subsection{Настройка огибающей с помощью генетического алгоритма}
\begin{frame}[c]
\begin{frame}
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
\begin{itemize}
\item Использование кода KENV для быстрого расчета и оптимизации длинных систем.
\item Применение генетического алгоритма для подстройки огибающей с помощью библиотеки DEAP.
\item В качестве особей выбраны векторы сил соленоидальных линз.
\item Успешная оптимизация достигнута за 50 поколений.
\end{itemize}
\begin{figure}
\centering
\includegraphics[width=0.75\textwidth]{genetic_envelope_for_presentation}
\end{figure}
\end{frame}

\begin{frame}
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
\begin{itemize}
\item Восстановление огибающей по экспериментальным данным с использованием генетического алгоритма.
\item Особи представлены векторами из сил соленоидальных линз и начальных условий пучка.
\item Минимизация функции приспособленности за 100 поколений.
\end{itemize}
\begin{figure}
\begin{minipage}[h]{0.6\linewidth}
\center{\includegraphics[width=1\linewidth]{envelope_1500_new}}
\center{\includegraphics[width=1\linewidth]{field_1500_new}}
\end{minipage}
\hfill
\begin{minipage}[h]{0.3\linewidth}
\center{\includegraphics[width=1\linewidth]{data_1500_new}}
\end{minipage}
\end{figure}
\end{frame}

\subsection{Итоги}
\begin{frame}[c]
\begin{frame}
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
\begin{itemize}
\item Разработан KENV - инструмент на основе уравнения Капчинского-Владимирского.
\item С помощью KENV и генетического алгоритма восстановлена огибающая электронного пучка.
\item Достигнуто хорошее совпадение с PIC кодом ASTRA и программой UltraSAM в 15-метровом ускорительном тракте.
\item Высокая скорость расчетов KENV позволила создать интерактивный интерфейс для настройки ускорителей в реальном времени.
\end{itemize}
\end{frame}

\begin{frame}
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
\begin{itemize}
\item KENV оформлен как python-библиотека и доступен на Github.
\item Программа зарегистрирована и внесена в Реестр программ для ЭВМ (№~2024611244).
\item Результаты обсуждены в диссертации Никифорова~Д.~А. и опубликованы в научной статье.
\end{itemize}
\end{frame}

\section{REDPIC}

Expand All @@ -109,11 +195,6 @@
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
\end{frame}

\subsection{Особенности разработки ПО}
\begin{frame}[c]
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
\end{frame}

\subsection{Повышение производительности ПО}
\begin{frame}[c]
\frametitle{\insertsection: \insertsubsection}
Expand Down

0 comments on commit f73f2f9

Please sign in to comment.