feat: 添加了自动超参数整定

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## 分层
```
┌─────────────────────────────────────────────┐
│ chassisd(守护进程) │
│ 配置 / CLI / 1kHz 控制循环 / 安全逻辑 / 日志 │
└──────┬───────────────────────────┬──────────┘
│ mecanum(麦轮正逆解) │
▼ ▼
┌────────────┐ ┌──────────────────┐
│ motor-core │◄─实现 trait──│ dji-esc │
│ Motor trait│ │ C620/C610 协议 │
│ MotorState │ │ EscBus 异步驱动 │
│ Pid │ │ TurnTracker 多圈 │
└────────────┘ └────────┬─────────┘
│ CanLink(tokio mpsc 通道对)
▼
┌──────────────────────────┐
│ dji-esc-socketcan(Linux) │
│ socketcan ↔ CanLink 桥接 │
└──────────────────────────┘
┌────────────────┐ ┌──────────────────────┐ ┌─────────────────────────┐
│ chassisd │ │ chassis-tune │ │ chassis-bench │
│ 守护进程 │ │ 自动整定(搜索/报告) │ │ 台架(激励/包络/采样) │
│ 1kHz 循环 / 安全│ │ sim ↓ bench ↓ │ │ chassis-spin 等 │
└───┬────────┬───┘ └────┬──────────┬──────┘ └────┬───────────────────┘
│ │ │ │ │
│ │ │ └───────┬───────┘
▼ ▼ ▼ ▼
┌───────────┐ ┌──────────────────┐ ┌───────────────────────┐
│ mecanum │ │ dji-esc-sim │ │ dji-esc-slcan │
│ 麦轮运动学 │ │ 被控对象 / 场景 │ │ dji-esc-socketcan │
└───────────┘ │ 离线 harness │ │ 真实总线 ↔ CanLink │
│ 异步假电调 │ └──────────┬────────────┘
└────────┬─────────┘ │
│ CanLink(tokio mpsc 通道对)
▼ ▼
┌────────────────────┐ ┌──────────────────┐
│ motor-core │◄─│ dji-esc │
│ 能力 trait / Pid │ │ C620/C610 协议 │
│ VelocityGains │ │ EscBus 异步驱动 │
└────────────────────┘ └──────────────────┘
┌────────────────────┐
│ chassis-config │ chassis.toml schema(chassisd + chassis-tune 共用)
└────────────────────┘
```
核心解耦点:`CanLink` 是一对 tokio 通道(发送 / 接收 `CanFrame`)。`dji-esc` 的协议状态机
只面向通道工作,因此:
- 测试中用内存通道 + 一阶电机模型(`dji_esc::sim`)构成闭环仿真,全平台可跑;
- `dji-esc-socketcan` 把真实 SocketCAN 接口桥接到通道,只在实车上出现;
- 闭环仿真由 `dji-esc-sim` 提供两条路径:**异步假电调**(挂在同一对通道上,`chassisd --mock`
与集成测试用)与**同步 harness**(纯浮点积分、无任务无通道,自动整定用,可并行上千次);
- `dji-esc-socketcan`(板载原生 SocketCAN)与 `dji-esc-slcan`(CANable 等 USB 适配器,
串口 Lawicel 协议)只把真实总线桥接到通道,**不含任何应用逻辑**;应用住在 `chassis-bench`
(台架)与 `chassis-tune`(整定);
- 未来更换总线介质(串口转 CAN、MCU 转发)只需新增一个桥接 crate。
## 被控对象模型(dji-esc-sim)
逐拍离散(`dt` 秒),电调坐标系(正电流 → 正转速):
1. **命令延迟**:`current_raw` 进 FIFO,`delay_ticks` 拍后才作用(链路 + 采样延迟);
2. **摩擦**:运动时 `net = u − sign(rpm)·coulomb − viscous·rpm`;静止且 `|u| > static` 时
`net = u − sign(u)·coulomb`;静止且 `|u| ≤ static` 时 `net = 0`(粘住);
3. **一阶转速**:`rpm_target = clamp(net × gain, ±max_rpm) − load_rpm`,
以时间常数 `tau` 一阶趋近;
4. **量化**:机械角按转速积分并对 8192 取模,反馈帧是 `EscFeedback`,
因此角度被截断为 `u16`、转速为 `i16`——量化由协议类型自带。
`PlantParams::gm3508()` 是**无摩擦无延迟**的理想模型(`chassisd --mock` 与历史闭环测试依赖它,
行为逐位不变);`PlantParams::gm3508_bench()` 叠加静 / 库仑摩擦(400~600 raw 量级,
取自台架实测)与 2 拍延迟,是整定的默认被控对象。
单点模型整定出来的增益往往对增益 / 时间常数 / 延迟高度敏感,因此 `chassis-tune` 默认在
`PlantEnsemble`(域随机化:增益 ±20%、时间常数 ±30%、延迟 0~3 拍、摩擦 ±50%)上做鲁棒优化,
而不是针对一条理想曲线做最优化。
## 自动整定(chassis-tune)
两阶段搜索:
1. **粗扫**:Latin Hypercube 分层采样 + `rayon` 并行评估,用有限次数铺满四维空间;
2. **精修**:以成本最低的 top-k 为起点,在**坐标空间**(对数刻度,增益恒正)做多起点
`argmin` 局部搜索(Nelder-Mead 默认,可选 PSO)。
成本 = 归一化加权(调节时间 / 超调 / IAE / 电流);**硬约束不进权重**:过速、饱和占比过高、
不收敛直接给罚值并记录判定——否则搜索会主动挑一个会飞车的解。
可复现性:每个候选的随机性只来自 `(种子, 候选下标)` 派生的独立 RNG,粗扫结果排序后再取 top-k,
因此同 seed 两次运行**逐位一致**(CI 的 `just tune-smoke` 依赖这一点)。
超参数(参数空间 / 场景 / 权重 / 验收阈值 / 搜索预算 / 被控对象 / 真机安全包络)不在命令行
默认值里散着,而是版本化在 `config/tune.toml` 的具名预设中(见
[`preset.rs`](../crates/chassis-tune/src/preset.rs))。优先级为
**内置默认 < 预设文件 < 显式 CLI**,逐字段覆盖;`current_limit` / `direction` / `gear_ratio`
不是预设字段,写进预设文件会直接报错(安全参数不允许被预设绕过)。
真机后端(`--backend bench`)与仿真后端实现同一个 `Evaluator` trait,区别只是"评估一组增益"
从浮点积分换成真机试验:打开链路 → 上电门控(反馈新鲜)→ 逐次热更新增益
(`EscMotor::set_velocity_gains`,不重启总线)→ 逐拍重发设定值 + 安全包络 → 任何退出路径
先 0 电流 → 试验间静默。搜索强制单线程,因为只有一条总线。
## 命令租约与链路深度(实车踩过的坑)
1. **命令是租约**:`EscBus` 在 `command_timeout`(默认 50ms)内没收到新命令就强制 0 输出
(防上层任务死亡后旧指令持续输出)。所以 `set_velocity` 不是"设一次就完事",上层必须
逐拍重发;只在开头下发一次的台架脚本会在 50ms 后自动失电。
2. **命令队列必须浅**:驱动按 1kHz 生产命令,而 slcan 一次 write 在 CDC ACM 上约 2ms,
下行只有几百帧/秒。若 `CanLink` 命令方向缓冲很深(早期是 512),队列会被过时命令灌满,
ESC 执行的是**一秒多以前**算出的电流——速度环等于开了 1.4s 延迟,轮子必然跑飞。
现在 slcan 桥的 `CHANNEL_BOUND = 8`:`send().await` 立即回压,每一帧都按最新反馈现算。
反馈方向是采样流,来不及就丢(`try_send`),绝不阻塞泵线程。
3. **桥的两个方向不能互相饿死**:发送要有上界(`TX_BURST`)并在一帧写不动时立刻让位,
接收要批量排空(`RX_BURST`)。`serial` crate 的 `TTYPort` 读写共用同一个超时,
写超时属正常现象,不能当致命错误(否则一次写超时就会把接收方向一起带停)。
## DJI 电调 CAN 协议要点(C620 手册)
| 项目 | 值 |
@@ -65,13 +134,29 @@ C620 内部**只闭电流环**:转速 / 位置环由主控侧 PID 实现(`mo
| 层级 | 内容 | 平台 |
| --- | --- | --- |
| 单元测试 | 帧编解码字节级样例 / 饱和、多圈回绕、PID(阶跃、抗饱和、滤波)、运动学解析解 + 属性测试 | 全平台 |
| 闭环仿真 | 内存通道 + 一阶电机模型:4 电机速度环收敛、群帧组装、离线安全、守护进程全链路 | 全平台 |
| 单元测试 | 帧编解码字节级样例 / 饱和、多圈回绕、PID(阶跃、抗饱和、滤波)、运动学解析解 + 属性测试、slcan 帧形状过滤 | 全平台 |
| 闭环仿真 | 内存通道 + 一阶电机模型:4 电机速度环收敛、群帧组装、离线安全、**命令租约到期与续租**、**增益热更新**、守护进程全链路 | 全平台 |
| 模型一致性 | 同步 harness 与 `EscBus` 异步闭环在同一组增益下的稳态 / effort 对齐(防止"对着错模型调参") | 全平台 |
| 整定 | 指标(合成轨迹解析解)、参数空间(界内 / 确定性 / 对数分布 / 分层覆盖)、成本(硬约束罚值)、搜索(同 seed 逐位复现、优于手调基线)、报告(CSV/TOML/JSON 往返) | 全平台(CI 跑 `just tune-smoke`) |
| 超参数预设 | schema 往返、逐字段覆盖与优先级、未知键 / 越界 / 缺失报错、`config/tune.toml` 全部预设可解算、命名与后端一致、安全参数不可注入 | 全平台 |
| vcan 集成 | vcan0 双 socket 收发,真实内核 CAN 栈 | Linux(`#[ignore]`,CI 显式跑) |
| 实车台架 | `chassis-spin`(`chassis-bench`)四轮定速旋转:链路/反馈、方向、转速稳态、过速保护、安全停机;`chassis-tune --backend bench` 逐次试验 + 重复性复验 | armv7 目标板 + slcan/SocketCAN(人工) |
| 交叉检查 | `aarch64-unknown-linux-gnu` 全 workspace check | CI |
## 部署
`chassisd` 为单二进制守护进程:`--interface can0 --config /etc/chassisd/chassis.toml`。
systemd 样例见 `deploy/chassisd.service`。板端接口就绪依赖:
USB 转 CAN(gs_usb / candleLight)或 SPI CAN HAT(MCP2515)驱动加载后的 `can0`。
systemd 样例见 `deploy/chassisd.service`。板端 CAN 两条路径:
- **SocketCAN**:USB 转 CAN(gs_usb / candleLight)或 SPI CAN HAT(MCP2515)驱动加载后的 `can0`;
- **slcan**:USB 适配器(CANable2 等)在 CDC ACM 下枚举为 `/dev/ttyACM0`,由
[`dji-esc-slcan`](../crates/dji-esc-slcan) 在用户态处理(不需 `ip link`,也绕开了
gs_usb 驱动)。台架工具 `chassis-spin`([`chassis-bench`](../crates/chassis-bench))与
自动整定的真机后端走这条路径。整定工具本身是宿主机 / 板端通用的纯 Rust 程序,
`current_limit` 等安全参数由 CLI 显式给出,不参与搜索。
## 相关文档
- [底盘开发文档](chassis.md)——接线 / 标定 / 上车流程 / 自动整定与超参数预设 / 故障排查
- [整体架构规划](../ARCHITECTURE.md)——全系统分层与阶段计划