本文在对重离子加速器电源系统的功能及控制目标研究的基础上,论述了重离子加速器电源实时控制系统的特点、实现目标及设计思想。借助重离子治癌专用装置数字电源的研发,研究了基于FPGA的电源数字控制器硬件、软件的设计与研制方法,包括研发过程中碰到的问题及其解决方法,如以太网络通讯的不稳定问题,控制器长期工作不可靠等问题;论述了研制数字电源实时控制系统需要注意的一些软硬件问题;以重离子加速器系统的性能优化为目标,结合数字电源可靠、多功能、集成度高的特点,论述了重离子加速器电源数字控制器的软硬件协同化设计、集成化控制等。在研究重离子加速器数字电源控制系统的基础上,根据系统需求设计并实现了重离子治癌专用装置中一些特殊电源的实时控制算法。首先,研究了重离子加速器数字电源的同步控制问题。基于可编程片上系统(SOPC),运用硬件描述语言设计并实现了一套重离子加速器数字电源同步定时触发系统,通过该系统对数字电源进行同步触发测试实验及实时控制研究。其次,在基于FPGA控制器的数字电源上首次对两种典型的实时控制进行了深入研究,一种是重离子同步加速器轨道校正电源的实时控制,另外一种是重离子治癌照射野形成系统中数字电源的主动点扫描控制。根据系统的运行原理及系统对数字电源的特殊控制要求,研究了这两种控制问题,设计了控制算法,并运用VHDL、NIOSII嵌入式软件在电源数字控制器上编程实现了这两种控制算法。特别地,采用两种方法实现了主动点扫描控制,即实时响应法和集成化控制法。最后,在数字电源上对所实现的算法进行测试,得到实验数据,验证了控制算法的可行性。本论文的工作为重离子治癌项目的顺利进行提供了技术保障,同时为重离子加速器数字电源实时控制的进一步研究提供了有价值的技术参考。