ELCT/Simba-OmniInfantry
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电流环控制，并实现简单的补偿控制，还差参数具体化。

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2026-10-16 00:54:52 +08:00
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commit 370d4519b5
20 changed files with 477 additions and 163 deletions
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云台/Application/Task/Src/debug_task.c
+50 -6
View File
@@ -36,24 +36,66 @@
#include "ins.h"
#include "bmi088.h"
#include "gimbal.h"
#include "dr16.h"
#include <stdio.h>
#include <math.h>
#include <string.h>
/* ===== 2026-10-15 台架调参临时遥测(已停用,保留备查) =====
* 启用时把 #if 0 改 #if 1:本任务改为输出 5 列 CSV
* setpoint_deg, actual_deg, out_current, ecd_deg, gyro_x_dps
* (逗号分隔+换行,可被 Lissio FireWater 自动识别为 5 通道),采样率提到 200Hz,
* 用于定量观测阶跃响应与判断"轴是否真的在转动"。 */
#if 0
#include "robot_param.h"
#define DEBUG_PITCH_TUNE 1
#if DEBUG_PITCH_TUNE
#define DEBUG_OUT_PERIOD_MS 5 /* 200Hz:2ms 控制环的阶跃响应需 ≥100Hz 采样才量得准 */
#endif
#endif
/* 1-输出健康位(cvg/rdy/imu/an/gn); 0-只输出三个欧拉角 */
#define DEBUG_ATT_HEALTH 1
#define DEBUG_ATT_HEALTH 0
/* 1-再附加原始陀螺/零偏/采样计数(排障用); 0-只留上面的通用健康位 */
#define DEBUG_ATT_DIAG 1
#define DEBUG_ATT_DIAG 0
/* 1-仅输出 Pitch 调参行(便于用 VOFA+/串口示波器绘图); 0-同时输出姿态行与 Pitch 调参行 */
#define DEBUG_PITCH_ONLY 0
/* 输出周期(ms)。姿态观测建议 100ms(10Hz) */
#define DEBUG_OUT_PERIOD_MS 100
void debug_task(void const * argument)
{
char line[192];
char line[384];
char tail[112];
char pitch_line[128];
for (;;)
{
#if 0
/* ===== 2026-10-15 台架 Pitch 调参遥测(已停用,保留备查) =====
* 5 列 CSV → Lissio FireWater 直接成 5 通道:
* setpoint(位置环设定值含台架偏置), actual(-att_deg_roll),
* out(最终电流), ecd_deg(编码器机械角), gyro_x_dps(陀螺 x 轴角速度) */
const float tune_ecd_deg = ((float)motor_pitch_gimbal.fdb.raw_angle -
(float)PITCH_GM6020_ENCODER_ZERO) * (360.0f / 8192.0f);
const float tune_gyro_dps = bmi088_gyro[0] * 57.29578f;
int len = snprintf(line, sizeof(line), "%.3f,%.3f,%.1f,%.3f,%.2f\n",
gimbal_pitch_setpoint_deg(),
-att_deg_roll,
pitch_current,
tune_ecd_deg,
tune_gyro_dps);
#endif
#if DEBUG_PITCH_ONLY
/* 仅输出 Pitch 调参数据(编码值、roll、PID最后输出值、遥控pitch杆量) */
int len = snprintf(line, sizeof(line),
"p_ecd=%u roll=%.2f p_out=%.1f rc_pitch=%u\r\n",
(unsigned)motor_pitch_gimbal.fdb.raw_angle,
att_deg_roll,
pitch_current,
(unsigned)dr16.rc_l_UD);
#else
const float an = sqrtf(bmi088_accel[0] * bmi088_accel[0] +
bmi088_accel[1] * bmi088_accel[1] +
bmi088_accel[2] * bmi088_accel[2]);
@@ -79,9 +121,11 @@ void debug_task(void const * argument)
(unsigned)INS.ConvergeFlag, (unsigned)att_ready,
(unsigned)bmi088_online, an, gn, tail);
#else
int len = snprintf(line, sizeof(line), "ecd=%u yaw=%.2f pitch=%.2f roll=%.2f\r\n",
(unsigned)motor_yaw_gimbal.fdb.raw_angle,
att_deg_yaw, att_deg_pitch, att_deg_roll);
int len = snprintf(line, sizeof(line), "%u,%.1f,%u\r\n",
(unsigned)motor_pitch_gimbal.fdb.raw_angle,
pitch_current,(unsigned)motor_yaw_gimbal.fdb.raw_angle);
#endif
#endif
if (len > 0)
云台/Application/Task/Src/gimbal_task.c
+30 -2
View File
@@ -5,10 +5,10 @@
* YAW_RUN 正常串级控制(符号用参数回退值,直至手势自检完成)
* YAW_DETECT 装配符号自检——**仅由操作手手势显式触发,绝不自动执行**:
* 遥控在线时"左摇杆推到最左 + 右摇杆推到最右"保持 0.5s。
* 检测期间云台会轻转几度(约 20% 电压脉冲 60ms),操作手应
* 检测期间云台会轻转几度(约 20% 电流脉冲 60ms),操作手应
* 确认云台周围无人后再做手势。失败重试 3 次后回退参数符号。
* 任意门控失效(遥控离线/电机掉线/姿态不可用/底盘故障)立即清零输出
* 拨弹电流由 shoot_task 写入共享变量,本任务与 Pitch 共帧发送(0x1FF CAN1)
* Yaw/Pitch GM6020 采用 0x1FE 电流帧控制;拨弹 M2006 由 shoot_task 独立发 0x200
* ========================================================================== */
#include "app_tasks.h"
#include "cmsis_os.h"
@@ -64,6 +64,34 @@ void gimbal_task(void const * argument)
if (gesture)
gesture_cnt = 0;
#if 0
/* ===== 2026-10-15 台架 Pitch 阶跃发生器(已停用,保留备查) =====
* **有界**测试,不是持续抖动:只跑 GIMBAL_BENCH_PITCH_HALF_COUNT 个半周期,
* 跑完自动归零并锁存,之后云台恢复静止(重新上电/改开关才会再跑一次)。
* 配合 gimbal.c 的台架偏置使用;2ms 任务,半周期 tick 数 = HALF_MS / 2 */
{
static uint32_t bench_phase = 0;
static uint8_t bench_done = 0;
const uint32_t half_ticks = (uint32_t)GIMBAL_BENCH_PITCH_HALF_MS / 2u;
if (!bench_done && half_ticks > 0u)
{
const uint32_t total_ticks = half_ticks * (uint32_t)GIMBAL_BENCH_PITCH_HALF_COUNT;
if (bench_phase >= total_ticks)
{
bench_done = 1;
gimbal_bench_pitch_offset = 0.0f; /* 跑完立即停,不再抖动 */
}
else
{
gimbal_bench_pitch_offset = ((bench_phase / half_ticks) % 2u)
? GIMBAL_BENCH_PITCH_STEP_DEG
: 0.0f;
bench_phase++;
}
}
}
#endif
switch (state)
{
case YAW_WAIT:
云台/Application/Task/Src/monitor_task.c
+2 -2
View File
@@ -85,8 +85,8 @@ static int8_t linkcheck_first_offline(void)
{
uint32_t now = HAL_GetTick();
#if defined(ROBOT_TYPE_GIMBAL)
/* 设备序号:0 摩擦轮L(0x201) 1 摩擦轮R(0x202) 2 Pitch(0x206)
* 3 Yaw(0x205) 4 拨弹(0x207,安装时) 5 底盘回传(0x019) */
/* 设备序号:0 摩擦轮L(CAN1 0x201) 1 摩擦轮R(CAN1 0x202) 2 Pitch(CAN1 0x206)
* 3 Yaw(CAN2 0x205) 4 拨弹(CAN2 0x201,安装时) 5 底盘回传(0x019) */
if (LINK_OFFLINE(motor_friction_l.fdb.last_online_tick))
return 0;
if (LINK_OFFLINE(motor_friction_r.fdb.last_online_tick))
云台/Application/Task/Src/robot_cmd_task.c
+7 -7
View File
@@ -97,8 +97,8 @@ void robot_cmd_task(void const * argument)
if (!keyboard_online)
{
/* 遥控器:左摇杆,输出与摇杆偏量成比例(legacy 为过死区即全速,
* 体感过灵敏),限位门控与方向保持 legacy */
/* 遥控器:左摇杆向上(>1050)为抬头(pitch_delta减小,pos向2260减小),门控须 pos > UPPER_LIMIT(2260);
* 左摇杆向下(<1000)为低头(pitch_delta增大,pos向3950增大),门控须 pos < LOWER_LIMIT(3950) */
if (dr16.rc_l_UD > 1050 && pos > PITCH_GM6020_POSITION_UPPER_LIMIT)
pitch_delta -= GIMBAL_PITCH_LEVER_RATE / 8192.0f * 360.0f *
((float)dr16.rc_l_UD - 1024.0f) / 660.0f;
@@ -113,13 +113,13 @@ void robot_cmd_task(void const * argument)
}
else
{
/* 键鼠:同改为比例输出 */
if (keyboard_data.mouse_du < -8 && pos > PITCH_GM6020_POSITION_UPPER_LIMIT)
/* 键鼠:鼠标前推(>8)为抬头(pitch_delta减小),门控须 pos > UPPER_LIMIT;鼠标后拉(<-8)为低头(pitch_delta增大),门控须 pos < LOWER_LIMIT */
if (keyboard_data.mouse_du > 8 && pos > PITCH_GM6020_POSITION_UPPER_LIMIT)
pitch_delta -= GIMBAL_PITCH_LEVER_RATE / 8192.0f * 360.0f *
(-(float)keyboard_data.mouse_du * PC_MOUSE_DU_SENSITIVITY) / 660.0f;
else if (keyboard_data.mouse_du > 8 && pos < PITCH_GM6020_POSITION_LOWER_LIMIT)
pitch_delta += GIMBAL_PITCH_LEVER_RATE / 8192.0f * 360.0f *
((float)keyboard_data.mouse_du * PC_MOUSE_DU_SENSITIVITY) / 660.0f;
else if (keyboard_data.mouse_du < -8 && pos < PITCH_GM6020_POSITION_LOWER_LIMIT)
pitch_delta += GIMBAL_PITCH_LEVER_RATE / 8192.0f * 360.0f *
(-(float)keyboard_data.mouse_du * PC_MOUSE_DU_SENSITIVITY) / 660.0f;
if (keyboard_data.mouse_rl != 0)
yaw_delta -= GIMBAL_LEVER_SPEED_MAP_RATE * GIMBAL_YAW_PITCH_SPEED_RATE *
云台/Application/Task/Src/shoot_task.c
+2 -2
View File
@@ -1,7 +1,7 @@
/* =============================================================================
* shoot_task.c - 发射机构任务(2ms)
* shoot_control() 计算摩擦轮/拨弹电流 -> shoot_send_cmd() 发 0x200;
* 拨弹电流由云台任务与 Pitch 共帧发送;发射机构上电状态来自底盘 0x019
* shoot_control() 计算摩擦轮/拨弹电流 -> shoot_send_cmd() 发 0x200(CAN1 摩擦轮 / CAN2 拨弹);
* 发射机构上电状态来自底盘 0x019
* ========================================================================== */
#include "app_tasks.h"
#include "cmsis_os.h"
云台/Application/robot_param.h
+74 -17
View File
@@ -9,10 +9,10 @@
#define ROBOT_PARAM_H
/* ============================ 云台 ============================ */
#define PITCH_GM6020_POSITION_LOWER_LIMIT 3990 // Pitch 轴编码器值下限(云台抬起方向)
#define PITCH_GM6020_POSITION_UPPER_LIMIT 2220 // Pitch 轴编码器值上限(云台压低方向)
#define PITCH_GM6020_ENCODER_ZERO 3245 // Pitch 轴编码器零位
#define YAW_GM6020_ENCODER_ZERO 6804 // Yaw 轴编码器零位(机械正前方,0~8191)
#define PITCH_GM6020_POSITION_UPPER_LIMIT 2260 // Pitch 轴抬起极限(最高位,编码器较小值;实测2203撞死限位,留余量设2260)
#define PITCH_GM6020_POSITION_LOWER_LIMIT 3950 // Pitch 轴压低极限(最低位,编码器较大值;实测4234撞死限位,留余量设3950)
#define PITCH_GM6020_ENCODER_ZERO 3200 // Pitch 轴编码器水平零位
#define YAW_GM6020_ENCODER_ZERO 7730 // Yaw 轴编码器零位(机械正前方,0~8191)
#define CHASSIS_SPIN_FEEDFORWARD_K 0.008f // 小陀螺解算时延前馈补偿系数(s)
#define GIMBAL_FRICTION_WHEEL_SPEED 5500.0f // 摩擦轮转速(RPM)
@@ -31,7 +31,7 @@
* 这是反复"疯转"的根源,已废弃;
* - 现在两环共用陀螺,整条链只有一个装配符号,由上电自检自动测定
* (GIMBAL_YAW_DETECT 见下),无需人工猜;
* - 单位:角度环 误差° -> 目标角速度°/s;速度环 误差°/s -> 电压。
* - 单位:角度环 误差° -> 目标角速度°/s;速度环 误差°/s -> 电流。
* 调参顺序:先速度环(点动不振荡),再位置环(刚性)——见移植 README §8.1 */
#define GIMBAL_YAW_ANGLE_KP 20.0f // ° -> °/s:10° 误差给 150°/s
#define GIMBAL_YAW_ANGLE_KI 0.0f
@@ -39,28 +39,50 @@
#define GIMBAL_YAW_ANGLE_EK_DEADBAND 0.05f // 误差死区(°),QEKF 噪声小可用窄死区
#define GIMBAL_YAW_ANGLE_OUT_LIMIT 360.0f // 目标角速度上限(°/s)
#define GIMBAL_YAW_SPEED_KP 85.0f // °/s -> 电压:100°/s 误差给 6000(约 24% 满电压)
#define GIMBAL_YAW_SPEED_KP 85.0f // °/s -> 电流:100°/s 误差给 6000(约 36% 满电流)
#define GIMBAL_YAW_SPEED_KI 0.0f // 稳定后可回填 0.5~2 消速度稳态差
#define GIMBAL_YAW_SPEED_KD 0.0f // 陀螺速率反馈噪声小,先不用 D
#define GIMBAL_YAW_SPEED_OUT_LIMIT 25000.0f// GM6020 电压限幅
#define GIMBAL_YAW_SPIN_FEEDFORWARD_K 24.0f // 小陀螺底盘自旋解耦前馈系数(RPM->电压,通常15~35)
#define GIMBAL_YAW_SPEED_OUT_LIMIT 16384.0f// GM6020 电流限幅(±16384 对应 ±3A)
#define GIMBAL_YAW_SPIN_FEEDFORWARD_K 24.0f // 小陀螺底盘自旋解耦前馈系数(RPM->电流)
/* Yaw 装配符号自动检测:上电自检时给 Yaw 电机一个正向小电压脉冲,
/* Yaw 装配符号自动检测:上电自检时给 Yaw 电机一个正向小电流脉冲,
* 看陀螺 z 轴往哪边转——脉冲引起同向转动则符号 +1,反向则 -1。
* 检测时云台会轻转几度,勿扶云台;失败(被按住/电机离线)时用 FALLBACK */
#define GIMBAL_YAW_SIGN_AUTO 1 // 1=上电自动检测 0=直接用 FALLBACK
#define GIMBAL_YAW_SIGN_FALLBACK (1.0f)
#define GIMBAL_YAW_DETECT_VOLTAGE 5000 // 检测脉冲电压(约 20% 满电压)
#define GIMBAL_YAW_DETECT_CURRENT 3500 // 检测脉冲电流(约 21% 满电流 16384)
#define GIMBAL_YAW_DETECT_RATE_MIN 20.0f // 判定转动的陀螺速率阈值(°/s)
/* ---- Pitch(位置环陀螺 Roll,速度环转子转速——Pitch 无符号史问题,维持原案) ---- */
#define GIMBAL_PITCH_ANGLE_EK_DEADBAND 0.3f // 位置环误差死区(°)
#define GIMBAL_PITCH_ANGLE_EK_DEADBAND 0.05f // 误差死区(°),收窄死区消除边缘阶跃
#define GIMBAL_PITCH_ANGLE_KP 15.0f
#define GIMBAL_PITCH_ANGLE_KI 0.0f
#define GIMBAL_PITCH_ANGLE_KD 100.0f
#define GIMBAL_PITCH_SPEED_KP 150.0f
#define GIMBAL_PITCH_SPEED_KI 0.001f
#define GIMBAL_PITCH_SPEED_KD 5.0f
#define GIMBAL_PITCH_ANGLE_KD 0.0f // 原100.0f是万级电流振颤主因!清零以消除剧烈振荡
#define GIMBAL_PITCH_SPEED_KP 40.0f // 速度/电流环Kp
#define GIMBAL_PITCH_SPEED_KI 0.0f
#define GIMBAL_PITCH_SPEED_KD 0.0f
/* Pitch 重力拟合前馈参数: I_g = K_COS * cos(a) + K_SIN * sin(a) + K_CONST
* 其中 a = (raw_angle - ZERO_ECD) * 360 / 8192 (°) */
#define GIMBAL_PITCH_GRAVITY_ZERO_ECD 3200.0f // 重力补偿拟合基准编码值
#define GIMBAL_PITCH_GRAVITY_K_COS 2856.1f// cos 项系数
#define GIMBAL_PITCH_GRAVITY_K_SIN 4340.3f// sin 项系数
#define GIMBAL_PITCH_GRAVITY_K_CONST 2826.5f // 常数偏置项
/* ---- 2026-10-15 台架前馈实测记录(未采用,保留备查) ----
* 用上位机 203Hz 遥测在编码器 -16.91°/+4.88°/+9.30° 三处长时间静止(编码器
* 零漂移+目标恒定)实测真实保持电流 3597/4498/4613 counts;当时上面这组参数
* 分别高估 699/1543/1733 counts,折合 1.17~2.89° 稳态静差
* (位置环 Kp15×Kp40 = 600 counts/°:静差 = 前馈高估量 / 600)。
* 按"保留原相位与形状(K_COS:K_SIN 不变)、幅值×0.503 并微调常数项"重标定为:
* GIMBAL_PITCH_GRAVITY_K_COS 1435.4f
* GIMBAL_PITCH_GRAVITY_K_SIN 2181.3f
* GIMBAL_PITCH_GRAVITY_K_CONST 2861.6f
* 该组在当次数据上残差 RMS 16 counts(0.03°),看似很准;**但换到另一机械状态后
* 同一编码器角度实测保持电流又差约 1650 counts**,说明被标定对象本身在变
* (见上方"机械滞回 2130 counts"记录),故不采用,前馈保持原值不动。
* 另一并记录:PID 动态特性实测良好(上升时间 0.095~0.14s、超调 0.3~5.2%、
* 16s 稳态段纹波 p-p 0.046°、无振荡),故 GIMBAL_PITCH_*_KP/KI/KD 也未改动。 */
#define GIMBAL_FRICTION_WHEEL_KP 16.0f
#define GIMBAL_FRICTION_WHEEL_KI 0.0f
@@ -119,8 +141,8 @@
#define CTOC_SLAVE_ID3 0x1A9 // 云台->底盘:云台世界系 yaw(float)+att_ready
/* ============================ CAN ID ============================ */
/* 云台板:CAN1 = Pitch GM6020(0x206)+摩擦轮 M3508(0x201/0x202)
* CAN2 = Yaw GM6020(0x205)+底盘回传(0x019)
/* 云台板:CAN1 = Pitch GM6020(0x206,0x1FE)+摩擦轮 M3508(0x201/0x202,0x200)
* CAN2 = Yaw GM6020(0x205,0x1FE)+拨弹 M2006(0x201,0x200)+底盘回传(0x019)
* 底盘板:CAN1 = 四轮 M3508(0x201~0x204)
* CAN2 = 云台数据(0x149/0x189/0x1A9) */
@@ -128,6 +150,41 @@
#define DEBUG_SHOOT_WITHOUT_REFEREE 1 // 1=无裁判系统时也允许开摩擦轮(台架调试用),比赛请改 0
#define GIMBAL_RAMMER_INSTALLED 0 // 1=拨弹 M2006 已安装;0=暂缺,不参与掉线判定
/* ================= 2026-10-15 Pitch 台架 PID 调参改动(已停用,保留备查) =================
* 以下开关是一次台架 Pitch 调参试验所加,已用 #if 0 停用:不参与编译、不影响现有行为。
* 需要复现时把外层 #if 0 改成 #if 1,并同步启用 gimbal.c / gimbal_task.c / gimbal.h
* / debug_task.c 里同名的停用块。
* 启用前务必先确认机械无卡滞:当时实测**同一编码器角度下保持电流可差 2130 counts
* (≈3.55° 当量)**,属机械滞回(线缆拖拽/接触/摩擦),不是控制问题;机械不一致时
* 任何固定前馈都标不准,调参也无意义。 */
#if 0
/* ---- Pitch 台架 PID 调参(仅台架;调完/比赛必须置 0) ----
* 1=在 Pitch 位置环设定值上叠加一个方波阶跃,用于定量观测阶跃响应。
* 安全约束(务必遵守):
* - **有界**:只跑 GIMBAL_BENCH_PITCH_HALF_COUNT 个半周期就自动归零停住,
* 不做长时间连续抖动;
* - **限位内**:轴距上下软限位不足 GIMBAL_BENCH_PITCH_SAFE_MARGIN_DEG 时
* 不施加阶跃,绝不把轴推向限位;
* - 该偏置是纯附加量,不累加进 pitch_target_deg,关掉即完全恢复原行为。 */
#define GIMBAL_BENCH_PITCH_TUNE 0
#define GIMBAL_BENCH_PITCH_STEP_DEG 3.0f // 阶跃幅值(°)
#define GIMBAL_BENCH_PITCH_HALF_MS 800 // 半周期(ms),(跑完自动停,非持续抖动)
#define GIMBAL_BENCH_PITCH_HALF_COUNT 4 // 总半周期数:4×0.8s=3.2s 后自动静止
#define GIMBAL_BENCH_PITCH_SAFE_MARGIN_DEG 5.0f // 距上下限位至少留这么多才允许阶跃
/* Pitch 软限位外的电流限制(方向 + 堵转双层保护):
* - 压向限位的方向一律清零(绝不顶限位);
* - 离开限位的方向允许 GIMBAL_PITCH_LIMIT_CURRENT_RECOVER,让轴能自行归位
* (烧录/上电会短暂失力矩,轴会掉到限位,必须能自己爬起来);
* - 但限位外若连续 GIMBAL_PITCH_LIMIT_STALL_MS 编码器一动不动,判为堵转/
* 撞死,允许电流降到 GIMBAL_PITCH_LIMIT_CURRENT,避免长时间过载发热。
* 轴回到软限位内后闭环自动恢复正常输出。 */
#define GIMBAL_PITCH_LIMIT_CURRENT_RECOVER 12000.0f // 限位外抬升方向允许电流(≈2.2A,额定3A的73%)
#define GIMBAL_PITCH_LIMIT_CURRENT 1500.0f // 限位外判定堵转后的涓流上限(≈0.27A)
#define GIMBAL_PITCH_LIMIT_STALL_MS 300 // 限位外不动多久判定堵转(高位电流只持续这么久)
#endif
/* ================= 以上为停用块,以下为原有代码 ================= */
/* 1=把 CAN 掉线警告音替换成循环播放的旋律《你》(RM动画片尾曲),报警时播放;
* 旋律音符表见 modules/dev/buzzer.c 的 buzzer_melody[] */
#define DEBUG_BUZZER_MELODY 0