Genetic algorithm application to the problem of beam dynamics optimisation

Abstract

Работа посвящена исследованию и оптимизации продольной динамики частиц в линейном волноводном ускорителе. Амплитуда напряженности поля ускоряющей волны и приведенная фазовая скорость волны параметризованы при использовании функции арктангенс. В качестве управления используется 8-мерный вектор параметров.

Поставлена задача оптимизации динамики пучка в ускорителе с целью обеспечения требуемого качества пучка на выходе структуры. Оптимизация осуществляется при использовании генетического стохастического алгоритма, предложенного С.М. Ермаковым. Разработан комплекс программ, осуществляющий численное моделирование и оптимизацию динамики пучка. Проведенная оптимизация позволила существенно улучшить параметры пучка, что подтверждает эффективность указанного алгоритма в задачах оптимизации динамики заряженных пучков.

The work is devoted to the study and optimization of the longitudinal dynamics of particles in a linear waveguide accelerator. The amplitude of the field strength of the accelerating wave and the reduced phase velocity of the wave are parameterized using the arctangent function. An 8-dimensional vector of parameters is used as a control.

The problem is posed to optimize the dynamics of the beam in the accelerator in order to ensure the required quality of the beam at the exit of the structure. Optimization is carried out using the genetic stochastic algorithm proposed by S.M. Ermakov. A software package has been developed for numerical simulation and optimization of the beam dynamics. The performed optimization made it possible to significantly improve the beam parameters, which confirms the effectiveness of the indicated algorithm in the problems of optimizing the dynamics of charged beams.