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FUSIONDIGITAL / INTEGRATED CONTROL & PCS ATLAS / 2026

把每一次控制动作，变成可验证、可回放、可复核的决策。

以 T0–T9 十类控制任务和装置/PCS 双索引，连接状态估计、位形、剖面、MHD、排热、功率、破裂规避、多执行器协调、实时基础设施及其原始论文与代码。

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128
项关键控制工作
152
篇/项原始来源
20
个装置与 PCS 档案
81 / 7
E4 真机闭环记录 / 含直接代码资产
聚变装置、诊断、状态估计、任务控制、多执行器协调、PCS和独立保护之间的闭环架构
控制闭环：诊断、状态估计、任务控制、执行器协调与 PCS。

00 / CENTRAL THESIS

集成控制不是把所有回路写进一个程序；它是在多时间尺度下，让状态、目标、约束、执行器、事件和责任保持一致。

控制任务回答“如何改变等离子体与装置状态”；PCS 回答“算法怎样按时、按配置、按权限运行”；数字孪生再增加真实状态同步、模型适用域、预测—实测残差、版本和验证证据。

因此本专题不以算法名称排序，而以控制对象与证据排序，并从装置角度反查每项能力是否真正进入实时、影子、闭环或常规运行。

01 / CLOSED-LOOP ARCHITECTURE

同一闭环，六类信息和两条权威链

诊断与设备数据形成状态，任务控制提出物理效果请求，监督/分配层处理共享执行器和约束，PCS 确定性执行；数字孪生在旁路完成预测、回放和证据更新。独立机器保护/安全链可以消费相同状态，却不能被孪生或优化器取代。

托卡马克PCS分层、数字孪生和独立保护的关系
PCS 分层并不意味着一个大控制器：快内环、中层任务、慢监督与脉冲编排拥有不同时间预算和回退策略。
信号与时间状态与质量任务与约束执行器能力事件与阶段权限与证据

02 / T0–T9 TASK TAXONOMY

十类任务：T0 与 T9 横切，
T1–T8 构成被控主链

分类保留位形、剖面、不稳定性、热负荷、功率和控制集成等核心概念，同时把启动/磁通、状态估计、失稳终止和 PCS/V&V 单独列出，避免将物理任务与软件平台混为一层。

T0 到 T9 控制任务在微秒到脉冲生命周期的典型时间尺度静态图交互图加载中…
控制任务典型时间尺度
任务名称典型时间说明
T0状态估计与实时诊断10 μs–1 s常见数量级，非统一周期
T1启动、电流与磁通控制0.1 ms–100 s常见数量级，非统一周期
T2位置、位形与边界控制10 μs–100 ms常见数量级，非统一周期
T3剖面与场景控制10 ms–10 s常见数量级，非统一周期
T4稳定性与约束模式控制10 μs–1 s常见数量级，非统一周期
T5排热、粒子与等离子体-壁控制1 ms–10 s常见数量级，非统一周期
T6性能、功率与燃烧控制10 ms–100 s常见数量级，非统一周期
T7失稳避免、安全终止与保护接口10 μs–10 s常见数量级，非统一周期
T8多执行器协调与集成控制1 ms–10 s常见数量级，非统一周期
T9PCS、脉冲编排与验证基础设施μs–脉冲生命周期上限开放至脉冲生命周期，数量级示意
典型时间尺度用于架构分层，不是统一周期要求；箭头表示开放端或数量级示意。点击任务条带可进入对应研究目录，具体值仍须回到装置硬件、诊断与物理响应。
T0STATE ESTIMATION & REAL-TIME DIAGNOSTICS24 项关联工作

状态估计与实时诊断

把异步、噪声和可能失效的诊断转化为带质量与不确定度的实时控制状态。

典型时间
10 μs–1 s
核心状态
边界 · q/剖面 · 模式 · 辐射前沿
主要执行
不直接执行；服务全部回路
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T1START-UP, CURRENT & FLUX CONTROL7 项关联工作

启动、电流与磁通控制

在伏秒、磁体、电源、涡流和稳定约束下完成击穿、升流、平顶与受控降流。

典型时间
0.1 ms–100 s
核心状态
Ip · 环电压 · 磁通 · li · 启动可行域
主要执行
CS/PF · 预电离 · H&CD · 燃料
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T2POSITION, SHAPE & BOUNDARY CONTROL31 项关联工作

位置、位形与边界控制

协调快慢线圈，控制垂直稳定、位置、边界、间隙、X 点和打击点拓扑。

典型时间
10 μs–100 ms
核心状态
Z/R · gap · X 点 · 打击点 · 稳定裕度
主要执行
VS 线圈 · PF · 电源电压/电流
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T3PROFILE & SCENARIO CONTROL25 项关联工作

剖面与场景控制

在输运记忆和诊断稀疏下，控制 q、电流、温度、密度、压力与旋转剖面。

典型时间
10 ms–10 s
核心状态
q(r) · Te/Ti · ne · p · rotation
主要执行
NBI · EC/IC/LH · 气体/丸注 · Ip
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T4STABILITY & CONFINEMENT CONTROL17 项关联工作

稳定性与约束模式控制

按物理机制分别检测、定位和控制 NTM、RWM、锯齿、AE、ELM 与误差场。

典型时间
10 μs–1 s
核心状态
模式幅值/相位/位置 · 增长率 · 约束态
主要执行
ECCD · RMP · 线圈 · 加热 · 丸注
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T5EXHAUST, PARTICLE & PLASMA-WALL CONTROL14 项关联工作

排热、粒子与等离子体-壁控制

在核心性能、辐射、脱靶、热流、杂质、壁库存和部件寿命之间保持可持续窗口。

典型时间
1 ms–10 s
核心状态
辐射前沿 · q⊥ · Te,target · W · 壁状态
主要执行
杂质/燃料 · 抽气 · 形状/扫掠 · 加热
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T6PERFORMANCE, POWER & BURN CONTROL19 项关联工作

性能、功率与燃烧控制

从 β、储能和中子率走向聚变功率、Q、alpha 加热、燃料比与氦灰控制。

典型时间
10 ms–100 s
核心状态
βN · W · Pfus · Q · D/T · helium ash
主要执行
H&CD · 燃料 · 杂质 · 形状/排热
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T7DISRUPTION AVOIDANCE, TERMINATION & PROTECTION24 项关联工作

失稳避免、安全终止与保护接口

区分预测、避免、恢复、受控终止和缓解请求，并保持机器保护的独立权威。

典型时间
10 μs–10 s
核心状态
风险 · 可恢复域 · VDE/热能/电磁负荷
主要执行
加热/燃料/形状 · 终止轨迹 · 缓解请求
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T8MULTI-ACTUATOR & INTEGRATED CONTROL18 项关联工作

多执行器协调与集成控制

显式处理共享执行器、目标优先级、约束、冲突、故障重构和确定性降级。

典型时间
1 ms–10 s
核心状态
任务请求 · 能力矩阵 · 约束/健康 · 未满足量
主要执行
控制分配器 · 监督器 · 参考治理器
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T9PCS, PULSE ORCHESTRATION & V&V42 项关联工作

PCS、脉冲编排与验证基础设施

承载配置、状态机、时钟、I/O、实时算法、回放、权限以及 SIL/HIL 验证。

典型时间
μs–脉冲生命周期
核心状态
配置 · 阶段 · 数据新鲜度 · 运行时 · 证据
主要执行
PCS/CODAC · 实时框架 · I/O · 测试设施
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03 / SEARCHABLE RESEARCH LANDSCAPE

按任务、装置、证据与代码关系检索关键工作

聚合问题、架构、传感器、执行器、装置、验证、结果、局限、论文与代码；装置数据、实时运行和真机闭环分别标注。

WORD完整技术报告JSON控制工作数据CSV论文代码索引BIB引用元数据
控制任务

128 项工作 · 第 1 / 11 页

任务筛选同时命中主任务和关联任务；条目保留唯一主任务。
T0状态估计与实时诊断
E4D4

2026 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

EXL-50/EXL-50U PTEFIT快速平衡重建与反馈探索

EXL-50EXL-50U
解决问题
适配球形托卡马克与非感应电流驱动场景的快速平衡重建，并为位形反馈提供低延迟状态。
方法 / 架构
公开预印本描述PTEFIT快速平衡重建及控制接口；未找到可核验的完整PCS软件栈、驱动、调度和安全/保护架构公开文档。
时间尺度
预印本报告约0.268 ms计算时间；该数值不是经同行评议的端到端PCS延迟，也不包含全部I/O。
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

磁探针与磁通环；线圈电流；装置几何与响应矩阵

执行器

PF线圈电源（Rmax PID与isoflux反馈；具体通道映射未公开）

关联任务

T2 位置、位形与边界控制；T9 PCS、脉冲编排与验证基础设施

验证与边界

E4 · 装置闭环

原始预印本报告EXL数据上的平衡重建、装置反馈执行和时序结果，足以按作者报告记录E4/D4；来源仍标为preprint，且在期刊评议、代码开放与独立复现前不得上调可信度或外推到完整PCS。 EXL研究性验证；完整部署边界未公开。

局限

预印本、无公共代码、缺端到端时序与独立复现；不能据此推断EXL完整PCS成熟度。

孪生意义

可作为模型、状态、控制策略或验证证据接入控制数字孪生，但需版本、配置与适用域治理。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • PTEFIT未公开

    算法论文可读，未发现作者官方公共代码仓库；论文链接保留在publications而非代码字段。

    software · not-public · 未标注
T5排热、粒子与等离子体-壁控制
E4D4

2026 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

KSTAR钨偏滤器脱靶与DivControlNN控制

Tungsten-divertor detachment control with DivControlNN on KSTAR
KSTAR
解决问题
全物理边缘模型无法实时运行，钨偏滤器又要求快速预测杂质注入后的脱靶响应。
方法 / 架构
用约7万组UEDGE模拟训练DivControlNN代理，结合Langmuir探针附着分数和实时控制调节杂质气体。
时间尺度
代理推理约0.2 ms；闭环约毫秒至数十毫秒
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

Langmuir探针；辐射/靶板状态；核心与平衡量

执行器

杂质气体注入

关联任务

—

验证与边界

E4 · 装置闭环

UEDGE测试集和KSTAR钨偏滤器闭环实验。 代理相对误差通常低于20%、相对UEDGE加速超过10^8，并在首次控制尝试中实现目标响应。

局限

部分训练来自早期碳壁/模型参数，跨钨壁状态迁移和平台区响应存在脆弱性；最新结果仍需更多战役复现。

孪生意义

是高保真边缘模拟—代理—实时闭环的标准模板，也暴露训练分布治理问题。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • DivControlNN未公开

    网络权重、训练数据与实时部署代码未发现公开仓库。

    software · not-public · 未标注
T7失稳避免、安全终止与保护接口
E4D4

2026 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

KSTAR基于DECAF实时稳定性评估的VDE方向控制与风险降低

DECAF-based real-time VDE risk intervention on KSTAR
KSTARNSTX-UMAST
解决问题
VDE前兆跨多个事件链，单阈值无法区分可恢复异常与不可避免破裂。
方法 / 架构
DECAF组织磁、平衡和控制事件，实时评估垂直稳定风险；实验在检测后把控制电压置零，以改变VDE方向并降低装置风险。
时间尺度
毫秒至数十毫秒
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

磁测量；实时平衡；垂直位置/速度；执行器状态

执行器

PF/垂直稳定控制电压；异常处置逻辑

关联任务

—

验证与边界

E4 · 装置闭环

DECAF跨装置历史事件研究；KSTAR进一步开展实时VDE避免实验。 KSTAR实验实时检测VDE，并通过将控制电压置零把VDE引导至预期方向、降低未缓解双向VDE风险；原文同时指出完全避免VDE仍是未来目标。

局限

标题使用avoidance但公开正文强调本次主要是VDE方向控制而非完全避免；2026结果较新，覆盖、误触发和常规化仍需复现。

孪生意义

DECAF式事件图谱非常适合数字孪生的异常语义层与因果回放。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • DECAF未公开

    论文与会议材料描述框架，但未找到公开官方执行仓库。

    software · not-public · 未标注
T2位置、位形与边界控制
E4D4

2025 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

TCV 首次实验性模型预测形状控制

First experimental demonstration of plasma shape control through MPC
TCV：受约束形状跟踪；仿真与真实装置闭环
解决问题
传统形状控制难显式处理线圈、电源和形状输出约束，也难在大目标转换中优化瞬态。
方法 / 架构
MEQ/fge 线性化等离子体响应与 TCV 核心磁控制状态空间模型耦合；上层 MPC 每周期求解二次规划，优化内层控制参考并施加输出约束。
时间尺度
内层约 10 kHz；MPC 作为较慢上层参考优化器，毫秒量级。
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

TCV 实时磁状态/LIUQE；内层磁控制状态；形状输出与约束

执行器

经内层回路作用的 PF 线圈参考

关联任务

—

验证与边界

E4 · 装置闭环

真实装置专项实验；截至论文为首次 tokamak MPC 形状实证。 在保留成熟内层磁控制的同时，用实时 QP 改善形状目标跟踪并显式满足输出约束，验证了分层 MPC 而非替换全部底层回路的路线。

局限

线性模型与有限预测域限制大扰动外推；求解器最坏时延、不可行问题处置和电源内部约束仍需装置级验证。

孪生意义

非常适合作为 DINA/MEQ 控制服务的下一步：孪生给 MPC 提供预测模型、约束和不确定度，底层 PCS 保留确定性稳定功能。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • MEQ/fge未公开

    直接线性化被控对象

    software · research toolbox; no verified public canonical repository · 未标注
  • PCSSP ↗官方使能框架

    可迁移实现相似分层 MPC/控制器在环流程

    software · official open source · 未标注
T3剖面与场景控制
E4D4

2025 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

DIII-D 神经代理增强的实时电子温度剖面控制

Experimental real-time electron-temperature profile control in DIII-D
DIII-D：多位置 Te 剖面跟踪；装置闭环实验
解决问题
Thomson 低频且有噪，传统运输/沉积计算过慢，控制器仍需实时估计和预测 Te(r)。
方法 / 架构
动态观测器融合 Thomson 与含 NubeamNet/MMMnet 的 Te 预测模型；在 PCS 中编译代理并以 LQI/MIMO 控制空间位置上的 Te。
时间尺度
PCS 推理毫秒级；Thomson 多率更新；Te 响应约十至百毫秒。
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

Thomson 散射；实时平衡/密度；H&CD 状态

执行器

NBI/ECH 等加热通道

关联任务

T0 状态估计与实时诊断

验证与边界

E4 · 装置闭环

真实装置闭环。 观测器保持与 Thomson 剖面形状一致并滤除大量噪声；控制器在多个径向位置跟踪 Te 目标。

局限

代理继承训练分布和父模型误差；Thomson 缺测、模型 OOD 和多加热冲突需拒绝服务/回退策略。

孪生意义

是可复用的‘模型预测+稀疏测量观测器+闭环’模板，但孪生必须发布模型版本、训练域和创新残差。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • plasma-profile-predictor ↗官方使能框架

    DIII-D 剖面数据准备、模型训练与 MPC 相关代码

    software · official public research repository · 未标注
  • keras2c ↗官方使能框架

    将 Keras 推理编译到实时 C；论文链的部署使能工具

    software · open source · 未标注
T5排热、粒子与等离子体-壁控制
E4D4

2025 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

MAST-U Super-X 偏滤器瞬态排热闭环控制

Demonstration of Super-X divertor exhaust control for transient heat-load management
MAST-U：Super-X 先进偏滤器；装置闭环实验MAST-U
解决问题
先进偏滤器不仅要形成磁构型，还要在密度、辐射和壁相互作用扰动下维持冷却/脱靶前沿，限制靶板瞬态热负荷。
方法 / 架构
利用实时光谱/成像或辐射前沿诊断表征排热状态，通过气体注入反馈调节 Super-X 偏滤器冷却前沿，并与磁形状控制协同。
时间尺度
排热前沿和燃料回路约毫秒至百毫秒；脉冲内持续闭环。
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

可见光/光谱排热前沿；靶板热流/红外诊断；密度与磁构型；快速成像；Fulcher发射前沿；平衡与偏滤器几何

执行器

偏滤器/主腔气体注入；Super-X 磁构型（由形状回路维持）；偏滤器燃料/气体注入

关联任务

T2 位置、位形与边界控制

验证与边界

E4 · 装置闭环

真实装置排热闭环；磁构型控制是外部前提。 首次在先进偏滤器构型上展示排热状态反馈控制，并用于抑制瞬态热负荷，说明磁几何与热状态必须形成两层协同控制。

局限

前沿诊断与热流间存在模型依赖；装置脉冲和功率仍低于电厂，跨材料/中性压力/杂质的可扩展性未证实。

孪生意义

迫使孪生跨越磁学和边缘热流：磁形状服务只能给几何，排热控制还需光谱、SOL/中性粒子和材料温度状态。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • MAST-U PCS / exhaust controller未公开

    直接闭环实现

    software · facility software; not public · 未标注
  • FreeGSNKE ↗官方使能框架

    可复建磁构型层，不包含边缘辐射/中性粒子控制模型

    software · open source · 未标注
T7失稳避免、安全终止与保护接口
E4D4

2025 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

TCV 预测优先的安全降流轨迹学习

Learning plasma dynamics and robust rampdown trajectories with predict-first experiments at TCV
TCV：受控 ramp-down/termination；2024 年实验迭代与外推测试TCV
解决问题
受控终止需在垂直稳定、形状跟踪、线圈/电源和电流剖面约束间折中，经验波形难以覆盖模型误差。
方法 / 架构
用311个低性能和少量高性能rampdown训练神经状态空间模型，以GPU高速筛选约万条轨迹/秒并用RL优化，再以前馈方式上机。
时间尺度
降流为数十毫秒至数百毫秒；磁控制内环约 10 kHz。
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

等离子体电流；磁形状/位置；线圈电流；动理学/约束信号；TCV状态时序；电流；密度；形状；辐射/MHD指标

执行器

TCV 19 路线圈；电流目标；加热/燃料的场景波形；电流、加热、密度和形状轨迹

关联任务

T1 启动、电流与磁通控制

验证与边界

E4 · 装置闭环

离线模型检验与TCV实验；从140 kA向170 kA外推并成功执行。 证明模型可通过少量前瞻实验快速修正并生成更稳健终止轨迹；负面结果也揭示只优化低维电流轨迹会忽略径向/形状可控性。

局限

模型、训练数据和实验工作流未形成完全开放的一键复现包；安全性仍依赖 TCV 原有保护和磁控制内环。

孪生意义

代表孪生从‘一次性模型’转向‘预测—实验—残差—更新’的持续校准闭环，尤其适合软着陆和异常终止服务。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • FreeGSNKE ↗官方使能框架

    同类动态自由边界/轨迹验证的开放基础，但不是论文中 TCV 学习模型的完整复现

    software · official open source; LGPL-3.0 · 未标注
T0状态估计与实时诊断
E4D4

2024 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

MEQ实时平衡重建、前馈与磁控制工具箱

TCV
解决问题
以统一、可测试代码支持离线/实时平衡、线圈—等离子体响应和磁控制设计，缩短从分析到PCS部署的距离。
方法 / 架构
MATLAB与C实现；LIUQE用于平衡重建，FGE/FGS等用于响应与场景计算，FBT支持前馈/反馈磁控制；与TCV Simulink/MARTe2链集成。
时间尺度
TCV LIUQE公开综述给出1 ms重建周期；其他MEQ组件应按配置独立测量。
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

未完整公开。

执行器

未完整公开。

关联任务

T2 位置、位形与边界控制

验证与边界

E4 · 装置闭环

TCV长期实时重建/控制与开源测试；装置迁移仍需新几何、磁标定和实验对照。 TCV生产控制及公开研究工具。

局限

MATLAB部分需要商业环境；跨装置不能直接复用TCV标定和控制矩阵；轴对称平衡有物理边界。

孪生意义

可作为模型、状态、控制策略或验证证据接入控制数字孪生，但需版本、配置与适用域治理。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • MEQ ↗官方直接实现

    EPFL/SPC官方公开仓库，Apache-2.0。

    software · public · 未标注
T3剖面与场景控制
E4D4

2024 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

JT-60SA双色CO2干涉仪密度反馈

Two-color CO2 interferometer density feedback on JT-60SA
JT-60SA
解决问题
振动与相位跳变会污染长光程干涉测量，密度反馈必须同时快速和自诊断。
方法 / 架构
双色CO2激光抵消机械振动，实时处理器在约500 ns内检测超过π/2的条纹跳变并产生异常处置；反馈调节加料。
时间尺度
信号处理亚微秒；密度闭环毫秒至数十毫秒
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

双色CO2干涉仪；相位/条纹质量标志

执行器

气体加料；异常时反馈抑制/中止接口

关联任务

—

验证与边界

E4 · 装置闭环

JT-60SA首运行阶段实时系统与密度反馈实验。 实现密度反馈；测得密度约比参考值低16.8%±6.6%，并验证快速条纹跳变检测。

局限

早期运行的控制误差和场景覆盖有限；光学污染、折射和长脉冲漂移仍需运行统计。

孪生意义

示范诊断质量标志必须与测量值同等进入控制与孪生数据契约。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • JT-60SA interferometer RT processor未公开

    FPGA/实时处理和控制接口未公开。

    software · not-public · 未标注
T4稳定性与约束模式控制
E4D4

2024 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

DIII-D与KSTAR自适应RMP无ELM高性能控制

Adaptive RMP control for ELM-free high performance on DIII-D and KSTAR
DIII-DKSTAR
解决问题
RMP可抑制ELM但常牺牲约束；最优线圈谱随状态变化且试错代价高。
方法 / 架构
用机器学习代理替代昂贵等离子体响应计算，在线/自适应调整RMP幅值和谱，在ELM抑制约束下提升性能。
时间尺度
状态更新与RMP调节为约10–100 ms至放电阶段尺度
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

Dα；磁测量；平衡与剖面诊断；储能/约束指标

执行器

非轴对称RMP线圈

关联任务

T6 性能、功率与燃烧控制

验证与边界

E4 · 装置闭环

两台装置实验；在实际放电中自动维持无破坏性边缘爆发状态。 DIII-D中相对初始标准ELM抑制状态的性能指标提升超过90%，并在KSTAR验证跨装置方法。

局限

训练分布、装置几何、线圈限制和代理不确定度影响迁移；ELM-free不等于所有壁负荷风险均已受控。

孪生意义

展示高保真模型到实时代理、再到受约束自适应控制的完整孪生闭环。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • Adaptive RMP surrogate/controller未公开

    论文说明源代码可按请求获取，但未发现持续公开的官方仓库。

    software · available-on-request · 未标注
T4稳定性与约束模式控制
E4D4

2024 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

DIII-D深度强化学习撕裂不稳定性规避

Deep-RL avoidance of tearing instability on DIII-D
DIII-D
解决问题
与其在大磁岛形成后高成本抑制，不如提前预测风险并调整运行轨迹。
方法 / 架构
多模态神经网络预测约300 ms内撕裂风险，强化学习策略在模型环境中学习，实验中改变加热/形状等控制以保持风险阈值以下。
时间尺度
风险视野约300 ms；控制更新约数十毫秒
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

实时平衡与剖面特征；磁活动；密度；加热与执行器状态

执行器

中性束功率；形状/等离子体参数参考；可用场景执行器

关联任务

T8 多执行器协调与集成控制

验证与边界

E4 · 装置闭环

模型训练、历史数据测试和DIII-D高约束实验。 在实际H模放电中提前绕开撕裂风险，同时维持高性能，证明预测—规划—控制链可上机。

局限

策略安全依赖训练环境覆盖、风险预测校准和安全包络；不能把一次装置成功等同于自主保护认证。

孪生意义

代表数字孪生从状态估计走向前瞻风险仿真与策略建议，但最终动作仍需独立安全门。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • DIII-D tearing-avoidance RL stack未公开

    论文未提供可核验的完整训练与实时部署仓库。

    software · not-public · 未标注
T7失稳避免、安全终止与保护接口
E4D4

2024 · 论文作者与装置团队（见原始来源）

DIII-D贝叶斯安全降电流轨迹自动实验设计

Bayesian automated design of safe rampdowns on DIII-D
DIII-D
解决问题
安全降电流轨迹具有高维约束，人工试错慢且靠近破裂边界。
方法 / 架构
概率机器学习/贝叶斯优化在放电之间更新安全与性能模型，选择下一条前馈rampdown轨迹。
时间尺度
秒级降电流阶段；学习更新发生在放电之间
展开传感器、执行器、验证、论文与代码

控制接口

状态 / 传感器

放电终态与破裂标签；等离子体电流；密度；形状和执行器记录

执行器

电流参考；加热；密度/形状前馈轨迹

关联任务

—

验证与边界

E4 · 装置闭环

2022年DIII-D自动实验设计战役。 找到更安全的降电流方案；实验破裂时平均电流降至DIII-D历史平均破裂电流的约1/2.5。

局限

是放电间前馈轨迹学习，不是毫秒级在线反馈；安全模型只覆盖已探索范围。

孪生意义

适合数字线程中的实验设计、风险台账和轨迹版本管理。

论文 / 原始来源

代码 / 软件关系

  • Safe-rampdown Bayesian optimizer未公开

    论文未给出与装置实验完整对应的公开仓库。

    software · not-public · 未标注

DEVICE / PCS VIEW

从装置反查：控制能力运行在哪里，论文和代码关系是什么

装置档案汇总 PCS 架构、实时周期、主要任务、传感器、执行器、代表论文、可用代码与迁移缺口。控制论文“使用某装置数据”不自动等于该功能已经部署在该装置。

20 个档案
01美国

ARC

Commonwealth Fusion Systems概念/电厂项目

概念与设计阶段

T3T5T6T9
PCS / 架构
公开物理基础与概念设计；尚无可核验生产PCS；可继承SPARC模型/控制经验但需电厂级再设计
时序
未公开生产基线；需求从快速等离子体控制跨越秒—年尺度的电厂控制和资产管理。
主要状态 / 传感器
公开资料未完整列出。
主要执行器
公开资料未完整列出。
代表工作
Overview of the physics basis for the ARC fusion power plant
成熟度
电厂概念/物理设计，非装置闭环。
关键缺口
PCS与plant DCS总体架构；安全等级和独立保护；可用率/可维护性；氚与能量转换耦合；真实燃烧等离子体数据
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • ARC PCS未公开 · 项目尚处概念/设计；未发现生产PCS架构或代码。
02德国

ASDEX Upgrade

Max Planck Institute for Plasma Physics

运行中的研究装置

T0T2T3T4T5T6T7T8T9
PCS / 架构
Discharge Control System；配置驱动函数链；Linux/VxWorks/Solaris节点；实时诊断；Fenix flight simulator；ASTRA/SPIDER/Simulink；RAPTOR集成
时序
功能和节点多速率；DCS论文强调确定性任务图与分布式执行，不给全局单周期。I/O覆盖磁、动理学诊断、加热、气体、线圈和设备状态。
主要状态 / 传感器
干涉仪；Thomson 散射；反射计/边缘密度；粒子源和执行器状态；磁诊断；参数化平衡；打击点/间隙；线圈电流与力限值；另 13 项
主要执行器
气体阀；颗粒注入；在 TCV 中补偿 ECCD 引起的密度扰动；内部快 PF 线圈；外部 PF 线圈；ECCD；可移动EC镜面；弹丸注入器；另 5 项
代表工作
ASDEX Upgrade Discharge Control System；ASDEX Upgrade Discharge Control System—A real-time plasma control framework；Fenix—ASDEX Upgrade's flight simulator
成熟度
DCS为装置长期生产控制，Fenix用于开发/验证。
关键缺口
生产软件和装置模型受限；多OS/历史组件维护；模型在环覆盖度需显式量化；机器保护职责需与PCS区分
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • AUG DCS/Fenix未公开 · 论文公开，完整生产分支/模型未公开。
03中国

CFETR

中国聚变工程试验堆研究团队

工程设计/研发阶段

T3T5T6T7T8T9
PCS / 架构
DINA/集成模拟和控制概念研究；ITER/CODAC/PCS经验参考；尚无运行装置生产PCS
时序
设计需求跨微秒垂直环到电厂慢过程；具体基线随工程设计演进。
主要状态 / 传感器
公开资料未完整列出。
主要执行器
公开资料未完整列出。
代表工作
Preliminary design of real-time plasma control system for CFETR
成熟度
控制/模拟设计研究，尚无CFETR真机。
关键缺口
需求与架构冻结；燃烧等离子体数据；工程/安全分级；高可用与维护；完整数字线程
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • CFETR PCS未公开 · 链接为概念设计论文而非代码；项目无运行装置，未发现完整公开生产实现。
  • DINA-IMAS ↗官方直接实现 · 官方公开的使能代码，可用于方法研究；不是CFETR装置配置。
04美国

DIII-D

General Atomics / DOE Office of Science

运行中的研究装置

T0T1T2T3T4T5T6T7T8T9
PCS / 架构
GA PCS C/C++；category/phase；rtEFIT/isoflux；多处理器实时节点；专用ADC/DAC和实时网络；MDSplus；PCS闭环仿真
时序
多速率；历史采样基准约60 μs，RWM专用链路曾由约50 μs优化到约11 μs；不能将专环数字外推为全PCS周期。I/O覆盖磁、MSE/ECE/干涉仪、加热/束/RF、线圈、气阀和装置状态。
主要状态 / 传感器
BES高带宽边缘涨落；磁探针；磁通环；线圈/等离子体电流；MSE（可选）；压力约束（可选）；MSE；实时 EFIT；另 16 项
主要执行器
无；离线分类研究；无直接执行器；向多个 PCS 控制器提供状态；等离子体电流目标；NBI；ECCD/ECH；多组 PF 线圈；PF 线圈；快速垂直线圈；另 16 项
代表工作
DIII-D Plasma Control System：可扩展多处理器实时控制平台；DIII-D Integrated Plasma Control：模型驱动设计—验证—部署方法；Current State of DIII-D Plasma Control System；Recent Advancements in the DIII-D Plasma Control System；Integrated Plasma Control in DIII-D
成熟度
同行评议论文记录长期装置闭环和日常实验。
关键缺口
核心PCS与装置配置受控；商业实时OS/硬件依赖；跨装置分支一致性难审计；安全资格与电厂级可用率不是研究PCS证据
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • GA plasma-control page未公开 · 官方能力/合作入口，不是公共源码。
  • OMAS ↗官方使能框架 · 数据适配层，不是PCS。
05中国

EAST

中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所

运行中的超导托卡马克

T0T1T2T3T5T6T7T8T9
PCS / 架构
早期GA PCS血缘；现代LingShu双冗余集群；定制实时Linux；共享内存/网络；模块化多进程；状态机；PCS-SDP
时序
官方机构报道定制实时Linux抖动低于5 μs并称双冗余可靠性99.99%；均应标为机构测试/声明，而非第三方认证。PCS各环多速率。
主要状态 / 传感器
磁诊断；POINT 偏振干涉测量；线圈电流；等离子体电流；磁探针；磁通环；线圈/等离子体电流；MSE（可选）；另 16 项
主要执行器
无直接执行器；计划向 q/电流剖面控制提供状态；无直接执行器；向多个 PCS 控制器提供状态；PF 线圈；快速垂直线圈；低杂波加热/电流驱动功率；PF线圈；形状参考值；快控线圈；另 5 项
代表工作
EAST Plasma Control System：DIII-D PCS架构的超导长脉冲适配；EAST稳态高级运行升级：打击点、漂移补偿与诊断自检；PCS-SDP：CFETR/EAST可视化控制算法开发平台；EAST plasma control system；Upgrade of EAST plasma control system for steady-state advanced operation；Custom application of PCS software development platform on EAST
成熟度
EAST长期实验及多代PCS论文；LingShu细节主要来自官方报道。
关键缺口
LingShu源码/接口/测试集未公开；可靠性数字缺第三方审计语境；长脉冲全链路数据漂移与热约束；GA旧分支到新平台迁移证据需版本化
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • LingShu PCS未公开 · 机构官方技术报道，无公共生产仓库。
06中国

EHL-2

新奥集团

规划/建设信息，以项目最新官方状态为准

T2T5T6T7T9
PCS / 架构
公开路线图/会议海报；未找到完整PCS技术基线；未来可复用EXL数据与控制资产但须独立验证
时序
未公开；任何具体接口均应在与装置团队的接口控制文件中确认。
主要状态 / 传感器
公开资料未完整列出。
主要执行器
公开资料未完整列出。
代表工作
EHL-2控制需求与公开证据缺口；ENN's Roadmap for Proton-Boron Fusion Based on Spherical Torus；Overview of the Physics Design of the EHL-2 Spherical Torus for Proton-Boron Fusion
成熟度
公开材料不足以证明PCS仿真、HIL或真机闭环。
关键缺口
控制需求基线；PCS/机器保护/安全职责；实时网络与I/O；模型在环/HIL；数据语义与版本治理；公开论文/代码
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • EHL-2 PCS未公开 · 链接为项目海报而非代码；公开证据不足，未发现公开代码或可审计架构。
07中国

EXL-50 / EXL-50U

新奥集团

EXL系列实验与升级推进

T0T1T2T9
PCS / 架构
公开物理论文中的装置控制接口；PTEFIT预印本；完整PCS运行内核/OS/网络/保护未公开
时序
PTEFIT预印本报告约0.268 ms计算，不含完整I/O端到端；生产PCS周期与通道清单未找到公开证据。
主要状态 / 传感器
磁探针与磁通环；线圈电流；装置几何与响应矩阵
主要执行器
PF线圈电源（Rmax PID与isoflux反馈；具体通道映射未公开）
代表工作
EXL-50/EXL-50U PTEFIT快速平衡重建与反馈探索；Overview of EXL-50 research progress；A Novel Numerical Algorithms Optimization Method with Machine Learning Frameworks: Application on Real-time Plasmas Equilibrium Reconstruction in EXL-50U Spherical Torus；Strategy and experimental progress of the EXL-50U spherical torus in support of the EHL-2 project
成熟度
EXL实验数据和预印本算法证据；完整PCS成熟度不可由公开资料判定。
关键缺口
完整PCS架构/时序/I-O；生产代码与数据接口；PTEFIT同行评议与独立复现；保护和HIL证据
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • PTEFIT未公开 · 无可核验官方公共代码仓库。
08中国

HL-2A

核工业西南物理研究院

研究装置

T2T4T7T9
PCS / 架构
装置专用控制与DAQ；实时诊断；机器学习破裂预测器；MGI/SMBI接口
时序
公开破裂预测论文报告在线处理382炮并触发MGI/SMBI；完整PCS周期和I/O拓扑未公开。
主要状态 / 传感器
实时破裂预测特征（磁、密度与辐射等；完整通道清单未公开）
主要执行器
MGI/SMBI缓解触发
代表工作
Real-time disruption prediction and mitigation on HL-2A
成熟度
特定预测—缓解链有在线真机证据；全PCS成熟度资料不完整。
关键缺口
完整PCS公开资料；训练分布漂移；误触发成本；代码/数据复现；HL-2M迁移证据
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • HL-2A PCS/predictor未公开 · 论文公开，训练数据/代码/生产配置未公开。
09中国

HL-2M

核工业西南物理研究院

实验与控制系统持续建设

T1T2T7T9
PCS / 架构
DIII-D PCS框架；三节点实时Linux；D-TACQ2106；反射内存；磁/电源接口
时序
设计慢环1 ms、快速垂直环200 μs；磁探针/磁通环输入，经RFM跨节点，输出PF/垂直电源。
主要状态 / 传感器
磁探针与磁通环；线圈与电源状态
主要执行器
PF线圈电源；快速垂直稳定电源
代表工作
HL-2M新型等离子体控制系统；A new scheme of plasma control system based on real-time Linux cluster for HL-2M
成熟度
2023论文以平台和初步仿真为主要证据；后续真机证据需新增论文核验。
关键缺口
真机闭环验收；完整磁标定/电源模型；异常工况和故障注入；生产源码/配置
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • HL-2M PCS未公开 · 生产分支未公开。
10国际

ITER

ITER Organization

建设与系统集成，尚无等离子体运行

T0T1T2T3T4T5T6T7T8T9
PCS / 架构
iPCS功能架构；PCSSP；MBSE/需求追踪；CODAC Core System；EPICS 7；RHEL；Fast Controllers；IMAS；DINA-IMAS
时序
从快速垂直环到慢监控多速率；CODAC连接约220个plant I&C。机器保护和人员/核安全与CODAC/PCS显式解耦。
主要状态 / 传感器
LIUQE 平衡；等离子体电流；ECE/密度；MSE（若可用）；H&CD 状态；边界磁通；磁场测量；线圈电流；另 16 项
主要执行器
无直接执行器；预测 Ip、ECCD/ECRH 等动作对 q 的影响；无直接执行器；输出给 JET q/剖面和形状控制；中央螺线管；PF 线圈；快速垂直稳定线圈/电压命令；6 个 PF 线圈；2 个真空室内 VS 线圈；ITER真空室内垂直稳定执行器；另 16 项
代表工作
ITER Plasma Control System功能架构；ITER Plasma Control System Simulation Platform（PCSSP）；ITER PCS系统工程与模型驱动设计/部署策略；Architectural concept for the ITER Plasma Control System；The ITER Plasma Control System Simulation Platform；Strategy to systematically design and deploy the ITER plasma control system: A system engineering and model-based design approach
成熟度
架构、仿真平台、系统集成和KSTAR先行部署；ITER真机闭环尚不存在。
关键缺口
燃烧等离子体不确定性；辐照下诊断退化；执行器饱和与低机时；安全/保护独立资格；全配置和plant模型并非都公开
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • PCSSP ↗官方直接实现 · MATLAB/Simulink开源平台，不含全部模型。
  • DINA-IMAS ↗官方直接实现 · 公开接口化实现。
  • IMAS ↗官方使能框架 · 开放API/数据字典。
  • CODAC distribution未公开 · 面向注册贡献者分发。
11中国

J-TEXT

华中科技大学

运行中的研究装置

T4T8T9
PCS / 架构
JRTF；中央控制/定时；EPICS设备层；装置DAQ/归档；实验专用执行器接口
时序
任务多速率；JRTF处理磁、密度、辐射和MHD等信号，输出到线圈/电源/气体等；EPICS不作为快速环周期证明。
主要状态 / 传感器
磁、密度、辐射与MHD实时信号
主要执行器
线圈与电源；气体及实验专用执行器接口
代表工作
J-TEXT实时框架（JRTF）与中央控制集成；A new implementation of data process in J-TEXT real-time framework；JRTF: A flexible software framework for real-time control in magnetic confinement nuclear fusion experiments
成熟度
JRTF有J-TEXT在线应用；具体闭环按独立控制论文判断。
关键缺口
生产框架开源性；驱动/配置/标定；控制任务目录和版本基线；跨装置语义
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • JRTF未公开 · 论文实现，无公共仓库。
  • EPICS Base ↗官方使能框架 · 通用设备层。
12欧洲/英国

JET

UKAEA for EUROfusion（历史运行）

实验运行已结束，数据/方法继续研究

T0T2T3T4T5T6T7T9
PCS / 架构
PPCC；RTPS/RTDN；RTCC；WALLS；VTM；多层保护；MARTe/MARTe2部分系统及升级原型；MDSplus
时序
多速率；WALLS论文称所有模块执行低于1 ms，此数不是传感器—执行器总响应。I/O覆盖磁、动理学/辐射/壁诊断、加热、气体与保护。
主要状态 / 传感器
LIUQE 平衡；等离子体电流；ECE/密度；MSE（若可用）；H&CD 状态；边界磁通；磁场测量；线圈电流；另 16 项
主要执行器
无直接执行器；预测 Ip、ECCD/ECRH 等动作对 q 的影响；无直接执行器；输出给 JET q/剖面和形状控制；增强径向场放大器；垂直稳定线圈；JET PF 线圈与电源；NBI；ICRH；LHCD；另 10 项
代表工作
JET Real-Time Central Controller与实时数据网络；JET WALLS—VTM—RTPS：等离子体壁负荷监测与协调终止；Plasma control at JET；The software and hardware architecture of the real-time protection of in-vessel components in JET-ILW；The JET real-time plasma-wall load monitoring system
成熟度
生产系统在JET长期闭环/保护运行。
关键缺口
生产代码与配置未公开；历史硬件可维护性；MARTe2论文多为局部/升级原型，不能写成全站迁移；保护结果不直接转移到新装置
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • MARTe2 ↗官方使能框架 · 使能框架；JET RTCC/RTPS/WALLS/VTM装置代码不公开。
  • JET data未公开 · 按EUROfusion规则访问。
13日本/欧盟

JT-60SA

QST / Fusion for Energy

commissioning与分阶段实验

T1T2T3T7T8T9
PCS / 架构
Central Control System；Real-Time Plasma Control；设备/子系统控制；时钟与事件；DINA/控制仿真工具；分层interlock
时序
多速率；公开官方页未给全系统端到端周期。接口覆盖磁/电源/线圈、加热、气体、真空、设备状态与时序。
主要状态 / 传感器
电源电流/电压；断路器与冷却状态；联锁；磁体状态；PF/CS 电流；环电压；击穿区磁场；初始等离子体电流；另 2 项
主要执行器
电源参考；断路/停机；放电序列控制；CS；EF/PF 线圈；预磁化波形；气体加料；异常时反馈抑制/中止接口
代表工作
JT-60SA中央控制、实时等离子体控制与保护分层；JT-60SA磁体电源监督与保护控制；A simulation tool to design and test control laws for JT60-SA scenarios；JT-60SA control system
成熟度
设备commissioning和仿真证据；高性能全任务闭环需逐论文确认。
关键缺口
装置状态快速演进；PCS代码与参数受限；仿真到真机覆盖矩阵未公开；保护/PCS职责需保持分离
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • JT-60SA PCS/configuration未公开 · 官方职责描述，无公共生产仓库。
14韩国

KSTAR

Korea Institute of Fusion Energy

运行中的超导托卡马克

T0T2T3T4T5T6T7T8T9
PCS / 架构
GA PCS血缘/本地升级；实时Linux与DAQ；反射内存/确定性网络；装置专用算法；2026 ITER iPCS真机部署活动
时序
多速率，公开论文不足以给统一周期；I/O覆盖磁、密度、加热、气体、异常事件和设备状态。
主要状态 / 传感器
多通道 MSE；NBI 诊断束；磁测量；实时平衡；磁探针；磁通环；PF 线圈电流；线圈/等离子体电流；另 16 项
主要执行器
无直接执行器；计划服务 NBI/ECCD/Ip 的 q 剖面控制；无直接执行器；为 KSTAR ISOFLUX 提供候选边界状态；无直接执行器；向多个 PCS 控制器提供状态；IVC 快控线圈；超导 PF 线圈；NBI；ECH；非轴对称RMP线圈；另 6 项
代表工作
KSTAR PCS升级与长脉冲高级集成控制；Achievements and lessons learned from the operation of KSTAR plasma control system upgrade；Advances and challenges in KSTAR plasma control toward long-pulse, high-performance experiments；On KSTAR, ITER’s plasma control system successfully takes charge
成熟度
KSTAR本地PCS长期真机；2026 iPCS活动属于新增部署证据。
关键缺口
iPCS技术论文尚需补足时序/覆盖/验收清单；生产源码受限；长脉冲诊断漂移和执行器老化；KSTAR结果不能等同ITER条件
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • KSTAR PCS/iPCS branch未公开 · 部署由ITER官方确认，源码未公开。
15英国

MAST-U

UK Atomic Energy Authority

运行中的球形托卡马克

T1T2T5T9
PCS / 架构
GA PCS；category/phase；装置专用虚拟电路；FIESTA模型；磁与气阀I/O；站点数据系统
时序
多速率；大PF线圈组与11组气阀构成强耦合执行器接口。论文未给可外推的统一周期。
主要状态 / 传感器
可见光/光谱排热前沿；靶板热流/红外诊断；密度与磁构型；快速成像；Fulcher发射前沿；平衡与偏滤器几何
主要执行器
偏滤器/主腔气体注入；Super-X 磁构型（由形状回路维持）；偏滤器燃料/气体注入
代表工作
MAST Upgrade Plasma Control System；The MAST Upgrade plasma control system
成熟度
commissioning及MAST-U真机运行。
关键缺口
强耦合磁执行器；Super-X多目标权衡；FIESTA/PCS配置受控；跨装置复现
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • MAST-U GA PCS branch未公开 · 论文公开，代码受控。
16美国

NSTX-U

Princeton Plasma Physics Laboratory

升级/恢复与实验准备（具体状态需查当期官方页）

T1T2T4T5T6T7T9
PCS / 架构
GA PCS；64-bit Concurrent RedHawk Linux；PSRTC；rtEFIT/isoflux；Fibre Channel/FPDP；MDSplus；GSevolve开发
时序
历史NSTX论文报告252路、5 kHz采集；NSTX-U升级采用现代串行I/O，模块多速率。应避免用旧系统数字描述恢复后的当前配置。
主要状态 / 传感器
磁扰动；快离子诊断；中子率；NBI状态；VUV阵列；bolometer；边缘/偏滤器诊断；rtEFIT/MSE q 与电流剖面；另 6 项
主要执行器
不同几何NBI源；束功率与时序；计划中的杂质注入；加热/场景协调；NBI 功率/能量/束源组合；Ip/CS-PF（场景阶段）；PF/垂直稳定控制电压；异常处置逻辑
代表工作
NSTX-U控制系统升级：64位实时Linux与现代I/O；NSTX-U Control System Upgrades；Plasma boundary shape control and real-time equilibrium reconstruction on NSTX-U；Plasma shape and position control development for NSTX-U using the GSEvolve plasma simulator
成熟度
历史NSTX/NSTX-U闭环运行；恢复后具体配置需重新验证。
关键缺口
商业实时OS；恢复后配置差异；生产代码/模型受限；实验数据访问和标定
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • NSTX-U GA PCS/GSevolve configuration未公开 · 论文公开，生产环境未公开。
  • MDSplus ↗官方使能框架 · 数据系统。
17意大利

RFX-mod / RFX-mod2

Consorzio RFX / EUROfusion

RFX-mod2升级与集成

T0T2T3T4T9
PCS / 架构
MARTe/MARTe2；高速磁I/O；RAPTOR集成；MDSplus；装置专用控制矩阵
时序
快速磁控制与较慢状态观测多速率；公开论文需逐模块看周期，不能合并为单一全机频率。
主要状态 / 传感器
高速磁I/O；RAPTOR状态与剖面观测量
主要执行器
多输入多输出磁控制线圈（装置专用控制矩阵）
代表工作
RAPTOR实时状态观测器与剖面控制链；Integration of the state observer RAPTOR in the real-time MARTe framework at RFX-mod
成熟度
RFX-mod有在线集成证据；RFX-mod2升级后的完整闭环基线需新论文确认。
关键缺口
升级后配置验证；装置专用磁矩阵/驱动受限；RAPTOR访问限制；全链路HIL/回放公开度
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • MARTe2 ↗官方使能框架 · 开源执行框架。
  • RAPTOR未公开 · 需授权。
18美国

SPARC

Commonwealth Fusion Systems / MIT collaboration

在建装置

T0T1T2T6T7T9
PCS / 架构
neutrino实时框架；无锁进程/节点通信；COMET plant模型；HOOTL/HITL；GSPulse设计工具
时序
公开会议材料未给完整WCET/抖动表；计划I/O涵盖磁、辐射、PFC、执行器和机器状态。当前主要为仿真/HIL。
主要状态 / 传感器
规划中的磁、平衡、辐射、PFC与机器状态量
主要执行器
规划中的线圈、加热/加料与终止接口（待投运验证）
代表工作
SPARC实时控制框架neutrino与COMET闭环开发环境；GSPulse可微Grad–Shafranov脉冲设计与反馈仿真；The SPARC plasma control system；GSPulse: A differentiable free-boundary Grad-Shafranov solver for tokamak pulse design and control
成熟度
HOOTL/HITL和跨装置模型对照；无SPARC等离子体闭环。
关键缺口
首机I/O与commissioning；燃烧等离子体模型失配；生产代码公开性；安全/保护资格；最坏时序公开证据
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • GSPulse_public ↗官方直接实现 · 公开设计代码。
  • neutrino/COMET未公开 · 生产框架/模型未公开。
19瑞士

TCV

EPFL Swiss Plasma Center

运行中的研究装置

T0T1T2T3T4T5T7T8T9
PCS / 架构
Simulink设计与代码生成；MARTe2；PREEMPT_RT Linux；双主节点；MDSplus；EtherCAT/DDS迁移；LIUQE/MEQ；RAPTOR/RAPDENS；SAMONE
时序
全机主控制10 kHz；硬件测试显示50 kHz潜力；LIUQE约1 ms。192路前端最高1 MS/s，经光纤送双节点，另接共享内存/网络和EtherCAT。
主要状态 / 传感器
干涉仪；Thomson 散射；反射计/边缘密度；粒子源和执行器状态；LIUQE 平衡；等离子体电流；ECE/密度；MSE（若可用）；另 16 项
主要执行器
气体阀；颗粒注入；在 TCV 中补偿 ECCD 引起的密度扰动；无直接执行器；预测 Ip、ECCD/ECRH 等动作对 q 的影响；无直接执行器；作为形状、q 剖面与 RAPTOR 控制的状态服务；经内层回路作用的 PF 线圈参考；TCV 19 路可控线圈电压；两组 ECRH/ECCD gyrotron；另 16 项
代表工作
MEQ实时平衡重建、前馈与磁控制工具箱；TCV数字实时控制系统：Simulink自动代码生成与MARTe2全机运行；MARTe2通用确定性实时执行框架；RAPTOR实时状态观测器与剖面控制链；TCV分布式反馈控制系统的架构与投运；Overview of the TCV digital real-time plasma control system and its applications；另 2 项
成熟度
2024综述证明MARTe2全机运行及多项真机闭环。
关键缺口
Simulink/代码生成商业依赖；完整TCV配置和驱动未全开；DDS新网络仍需持续验证；从灵活研究装置到电厂可靠性需工程化
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • MEQ ↗官方直接实现 · Apache-2.0，含LIUQE/FBT/FGE等。
  • MARTe2 ↗官方使能框架 · 实时运行框架。
  • RAPTOR未公开 · 主代码需签署CLA/获授权。
20法国

WEST

CEA-IRFM / EUROfusion

运行中的长脉冲钨装置

T0T2T4T5T6T7T9
PCS / 架构
Tore Supra控制遗产；中央PCS；实时诊断/共享内存；红外Wall Monitoring System；RF执行器接口
时序
多速率；红外WMS→共享内存→PCS→五套RF天线。论文统计C4阶段63次触发、97%成功、0.2%误报，仅适用特定样本。
主要状态 / 传感器
红外相机；图像元数据；壁几何；6个红外视场；部件温度ROI；加热系统状态
主要执行器
与加热天线指令接口集成；公开结果不足以确认已完成自动闭环功率调节；LH功率；ICRH功率；功率降额/切断
代表工作
WEST等离子体控制系统集成与首轮运行；The WEST plasma control system: Integration, commissioning and operation on first experimental campaigns；First real-time detection and feedback control of plasma-wall interaction in WEST
成熟度
PCS与壁温反馈有真机闭环证据。
关键缺口
完整架构/源码受限；红外标定与遮挡；反馈统计需跨场景复核；保护与优化控制边界需形式化
论文与代码

代表来源

代码 / 软件

  • WEST PCS/WMS未公开 · 装置页面公开，生产代码未公开。

04 / EVIDENCE & VERIFICATION

科学证据 E 与工程部署 D 分开判断

升级同时验证模型、数据、软件运行时、硬件接口和故障回退；单次最优曲线不代表实时或安全资格。

聚变控制功能从数值验证到持续运行的验证阶梯静态图交互图加载中…
控制研究工作证据等级与部署等级矩阵
证据等级D1 · 研究原型D2 · 离线工作流D3 · 实时 / HIL 试点D4 · 正式在线 / 闭环D5 · 安全关键批准
E0 · 概念 / 需求30000
E1 · 数值闭环014300
E2 · 装置离线015000
E3 · 实时 / HIL / 影子00930
E4 · 装置闭环000801
热图按 E0–E4 证据与 D1–D5 部署责任聚合全部工作；点击格子可筛选目录。若交互组件不可用，则回退显示原验证阶梯：数值基准 → 历史回放 → SIL → 实时/HIL → 影子 → 低风险闭环 → 目标工况 → 持续运行。
E0

概念 / 需求

只说明目标、架构或需求，尚无足够动态结果。

E1

数值闭环

植物模型、合成测量或控制器设计验证。

E2

装置离线

真实历史炮次、回放或独立诊断比较。

E3

实时 / HIL / 影子

满足实时链或系统测试，但不直接控制装置。

E4

装置闭环

真实装置中动作影响执行器或放电轨迹。

05 / FROM INTEGRATED CONTROL TO DIGITAL TWIN

距离可信数字孪生，还差八种持续运行能力

先进控制主要解决“怎样达到目标”；数字孪生还必须说明当前装置的权威状态、模型为何可信、动作由谁批准、结果如何反证模型以及下一版怎样受控发布。

01

配置权威

模型、线圈、电源、诊断、标定、壁与限值必须绑定到具体装置/炮次版本。

02

状态可信

状态值之外还要发布时间戳、质量、置信度、物理/测量残差和降级标志。

03

任务契约

目标、约束、优先级、执行器能力、未满足请求和切换原因需机器可读。

04

系统级 VVUQ

控制模型、代理、PCS、网络、电源和保护接口必须共同进入 SIL/HIL 证据链。

05

超域与失败

诊断缺失、时延、饱和、故障、训练域外和失败炮次必须进入版本验收。

06

责任与权限

孪生建议、操作员批准、PCS 命令、机器保护与安全系统边界必须可审计。

07

持续校准

每炮更新预测残差；生产控制模型只有重新过门后才允许发布新版本。

08

电厂目标

逐步把部件寿命、RAMI、氚、热循环、净电效率、维护和安全论证纳入目标。

06 / FUSIONDIGITAL ROADMAP

从 DINA / MEQ 控制服务，逐级走向堆与电厂控制孪生

影子模式先于闭环，多任务协调先验证可解释与可回退，再接入燃烧、工程限值、RAMI、氚、热循环和电网目标。

FusionDigital从磁控制回放到聚变电厂控制数字孪生的路线图
从磁控制回放、数字影子和 SIL/HIL 走向有限闭环与电厂级协同。
C0磁控制可信回放

DINA/MEQ 资产包、合成磁诊断、真实控制器、线圈/电源约束和历史基准。

重放一致；配置、模型和误差可追溯
C1控制数字影子

实时/准实时状态、候选动作和风险预测，不写执行器。

每炮形成预测—实测残差与 OOD 报告
C2跨任务预测

接入快速输运、MHD、排热/热负荷和执行器能力模型。

共享执行器冲突可预测、可解释
C3系统级 SIL/HIL

连接 PCS 实码、I/O、网络、电源/仿真器与故障注入。

最坏时延、降级和回退自动通过
C4有限装置闭环

从低风险参考治理、局部分配或 MPC 开始，经装置治理逐项放权。

受限适用域 E4；版本冻结并可回退
C5堆/电厂控制孪生

燃烧、工程限值、氚/RAMI、热循环、维护和电网协同。

长期可用率、安全证据和生命周期治理

07 / NEXT

从控制研究进入平台实施。

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