安全控制系统多余度信号投票表决算法研究

来源：电子测量技术杂志2025年第13期北京时间：

作者：张严，兰杰，杨锦辉，王剑宇，苗强

单位：四川大学电气工程学院 成都 610065

摘要：控制系统作为核能装备中的安全关键系统，在实际工程中往往需要长时间无人值守运行，其对自动化程度和运行可靠性的要求极高。高鲁棒性的信号表决算法可以确保控制系统在遇到故障或异常情况时能够自动应对并恢复正常运行。目前，核能控制系统中常用的信号表决算法为阈值检测方法。该类方法结构简单、易于理解，但其控制精度、可靠性、自动化程度等方面都表现欠佳。因此，基于长周期无人运行条件下的核能控制系统设计，以系统高可靠性和自动化需求为导向，提出一种基于投票机制的核能控制系统多余度信号多级表决算法。一级监控算法判断信号故障点位，在此基础上，二级监控表决算法输出最终表决值。截取模拟运行过程中的信号序列，验证所提算法的输出表决值、故障计数、故障点剔除和恢复以及输出安全值等功能。同时，模拟多种测试信号，进行对比验证。结果表明，所提算法在阶跃信号、斜坡信号和正弦信号上都能有效降低表决的错误概率，其表决值结果普遍优于平均数、中位数等传统表决算法，阈值操作结果优于传统阈值检测方法。最后，通过讨论算法时间复杂度和算法运行的平均用时，验证该方法满足核能控制系统的实时性需求。

关键词：长周期无人运行;投票机制;安全控制系统;多余度信号表决算法

基金资助：四川省国际科技创新合作/港澳台科技创新合作项目（2025YFHZ0157）、国家自然科学基金（62403337）、四川省青年基金（2025ZNSFSC1510）项目资助