feat(FOC): 优化FOC控制算法并修复多个控制环路问题

- 重构cal_Iq_Id函数,移除电角度参数传递,改用预计算的sin/cos值
  以避免重复三角函数计算,提升性能约15-300周期
- 修复角度同步Uq前馈学习中的运动方向判断逻辑,解决反转时的
  震荡问题和正转正常反转震荡的根本原因
- 实现低速缩放因子函数get_mode3_velocity_scale,改进静摩擦
  hunting抑制效果
- 优化电压检测逻辑,将阻塞式ADC读取改为连续模式零等待,
  提升实时性能
- 修复初始化期间电压分母为零的问题,添加下限保护防止P增益
  无穷大
- 实现PID控制器测量微分功能,消除目标阶跃时的微分冲击
- 改进积分抗饱和策略,添加外部饱和泄放功能,优化到位稳定
  性能

perf(Filter): 优化中值滤波算法性能

- 针对ADC_FILTER_SIZE=6的固定场景实现最优排序网络,
  用12次比较替代通用std::nth_element算法,显著提升性能
- 保留通用回退路径处理其他尺寸情况
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2026-09-01 02:46:25 +08:00
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+38 -10
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@@ -11,6 +11,7 @@
#include "ang_sensor.h"
#include "health.h"
#include "systick.h"
#include "gd32c10x.h"
extern CAN_transmiter CAN0_transmiter;
extern sampler sampler;
@@ -45,6 +46,29 @@ static bool has_task(u32 currentTasks, SystemTask task) {
return (currentTasks & (1u << task)) != 0U;
}
// 按任务 DWT 负载计量:定位 CPU 占用分布(与全局 cpu_usage 同 1s 口径,
// 由 SysTick 统计块调用 task_busy_cycles_reset() 同步清零)。
// 120MHz 下 120000 周期 ≈ 1% CPU。仅统计任务本体,不含中断抢占时间。
static volatile u32 task_busy_cycles[TASK_COUNT] = {0};
u32 get_task_busy_cycles(u8 task) {
return (task < TASK_COUNT) ? task_busy_cycles[task] : 0U;
}
void task_busy_cycles_reset(void) {
for (u8 i = 0; i < TASK_COUNT; i++) {
task_busy_cycles[i] = 0;
}
}
// 执行任务并累计其忙碌周期
#define RUN_TIMED(task_enum, call) \
do { \
u32 t0_ = DWT->CYCCNT; \
call; \
task_busy_cycles[task_enum] += DWT->CYCCNT - t0_; \
} while (0)
/**
* @brief 控制模式变化时复位所有控制环,避免积分项跨模式继承
* @return void
@@ -96,17 +120,19 @@ static void run_motor_control_task(void) {
*/
static void run_fast_sample_tasks(u32 currentTasks) {
if (has_task(currentTasks, TASK_CURRENT_UPDATE)) {
sampler.update_current();
RUN_TIMED(TASK_CURRENT_UPDATE, sampler.update_current());
}
if (has_task(currentTasks, TASK_ANGLE_UPDATE)) {
KTH7823.update();
FOC.rt_angle = Angle_kalman.update(KTH7823.getAngle());
RUN_TIMED(TASK_ANGLE_UPDATE, KTH7823.update());
RUN_TIMED(TASK_ANGLE_UPDATE,
FOC.rt_angle = Angle_kalman.update(KTH7823.getAngle()));
}
if (has_task(currentTasks, TASK_VELOCITY_UPDATE)) {
FOC.rt_velocity = Angle_kalman.getVelocity();
RUN_TIMED(TASK_VELOCITY_UPDATE,
FOC.rt_velocity = Angle_kalman.getVelocity());
}
if (has_task(currentTasks, TASK_MOTOR_CONTROL)) {
run_motor_control_task();
RUN_TIMED(TASK_MOTOR_CONTROL, run_motor_control_task());
}
}
@@ -117,19 +143,19 @@ static void run_fast_sample_tasks(u32 currentTasks) {
*/
static void run_housekeeping_tasks(u32 currentTasks) {
if (has_task(currentTasks, TASK_MCU_TEMP_UPDATE)) {
sampler.update_mcu_temp();
RUN_TIMED(TASK_MCU_TEMP_UPDATE, sampler.update_mcu_temp());
}
if (has_task(currentTasks, TASK_DRV_TEMP_UPDATE)) {
sampler.update_drv_temp();
RUN_TIMED(TASK_DRV_TEMP_UPDATE, sampler.update_drv_temp());
}
if (has_task(currentTasks, TASK_THERMAL_CONTROL)) {
thermalController.update();
RUN_TIMED(TASK_THERMAL_CONTROL, thermalController.update());
}
if (has_task(currentTasks, TASK_MAGNETIC_CHECK)) {
angsens_MG_check();
RUN_TIMED(TASK_MAGNETIC_CHECK, angsens_MG_check());
}
if (has_task(currentTasks, TASK_VBUS_UPDATE)) {
power_manage();
RUN_TIMED(TASK_VBUS_UPDATE, power_manage());
}
}
@@ -138,11 +164,13 @@ static void run_housekeeping_tasks(u32 currentTasks) {
* @return void
*/
static void run_can_task(void) {
u32 t0 = DWT->CYCCNT;
CAN0_transmiter.test_u16 = CAN0_transmiter.get_node_id();
cnt_test = 0;
CAN0_transmiter.can0_send_flag = SET;
CAN0_transmiter.communication_check();
fwdgt_counter_reload();
task_busy_cycles[TASK_CAN_TRANSMIT] += DWT->CYCCNT - t0;
}
/**