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cbb 86ca7666fa feat(motor): 引入运行禁止机制重构电机控制安全系统
- 添加 run_inhibit.h/cpp 模块作为全局运行闸门,统一管理所有停机/唤醒逻辑
- 移除 FOC 控制器中的 5 个相互引用的开关机函数(shut_down/resume 等)
- 将 nFAULT 硬件故障检测从仅上报改为运行门控制,连续采样故障时申请禁止位
- 改进电压检测逻辑,欠压判定现在通过 run_inhibit 统一执行停机动作
- 修正 PB2(nFAULT) 引脚配置为内部上拉输入,避免浮空误读导致系统锁死
- 在 CAN 状态帧中新增 RunInhibit 位图(字节 36-39),实时反映禁止运行的故障源
- 电流采样失效、过热故障现在通过禁止位管理而非直接操作驱动状态
- 校准函数增加运行许可检查,防止在停机状态下意外唤醒驱动
2026-10-13 00:47:52 +08:00

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C++
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/**
* @file Algorithm/FOC.h
* @brief 算法模块源文件
* @note 本文件仅补充 Doxygen 文档注释,不改变代码逻辑。
*/
// 函数声明
#ifndef _FOC_H
#define _FOC_H
#include "config.h"
#include "pid.h"
#include <cstdint>
/**
* @brief FOC_Controller 类或结构体
*/
class FOC_Controller {
public:
FOC_Controller();
// 初始化函数
/**
* @brief 初始化对象或模块
* @return u8 返回值
*/
u8 init();
u8 control_mode = 0;
float limit_voltage = 0.0f;
float target_angle = 0.0f;
float target_velocity = 0.0f;
float target_current = 0.0f;
float rt_angle = 0.0f;
float rt_velocity = 0.0f;
float rt_current = 0.0f;
// 关机事件标记:通知低频任务把当前状态落盘(不是"能不能运行"的判据,
// 运行许可一律看 sys/run_inhibit.h)
bool emergency_shutdown = false; // 紧急电压跌落关机标志
float voltage_power_supply = 24.0f; // 电源电压
float v_safe = voltage_power_supply / 1.05f;
float duty_a = 0, duty_b = 0, duty_c = 0;
// 快速电压检测相关成员(基于跌幅检测)
float vbus_reference = 0.0f; // 基准电压(峰值检测,跟踪当前额定电压)
float last_vbus_fast = 0.0f; // 上次电压值(快速检测用)
u32 vbus_drop_count = 0; // 电压跌落计数器(防抖)
float cur_loop_p = DEFAULT_current_loop_p;
float vel_loop_p = DEFAULT_vel_loop_p;
float ang_loop_p = DEFAULT_angle_loop_p;
float vel_angloop_p = DEFAULT_vel_angloop_p;
float ang_angloop_p = DEFAULT_angle_angloop_p;
float ang_MIT_p = DEFAULT_angle_MIT_p;
float vel_MIT_p = DEFAULT_vel_MIT_p;
float cur_MIT_p = DEFAULT_current_MIT_p;
/**
* @brief velocity_open_loop 函数
* @return float 返回值
*/
float velocity_open_loop(void);
/**
* @brief angle_control 函数
* @return float 返回值
*/
float angle_control(void);
/**
* @brief angle_control_with_velocity_limit 函数
* @return float 返回值
*/
float angle_control_with_velocity_limit(void);
/**
* @brief MIT_Mode 函数
* @return float 返回值
*/
float MIT_Mode(void);
/**
* @brief velocity_control 函数
* @return float 返回值
*/
float velocity_control(void);
/**
* @brief current_control 函数
* @return float 返回值
*/
float current_control(void);
/**
* @brief 更新 power 相关状态
* @param[in] voltage 参数
* @return void
*/
void update_power(float voltage);
/**
* @brief DFOC_alignSensor 函数
* @param[in] _PP 参数
* @return void
*/
void DFOC_alignSensor(int _PP);
/**
* @brief drv_hold 函数
* @return float 返回值
*/
float drv_hold(void);
/**
* @brief PWM_out 函数
* @return float 返回值
*/
float PWM_out(void);
/**
* @brief fast_voltage_check 函数
* @return void
*/
void fast_voltage_check(void); // 快速电压检测(100us周期调用)
// 此处默认值不作数
// 注意:构造期 limit_voltage 尚为 0,分母一律用 voltage_power_supply(24V),
// 否则 P 初始化为 +inf;运行期各模式每周期 set_P/set_PID 覆盖。
// 内环 output_ramp 保持原值:实测收紧到 2000 V/s 会在制动段引入相位滞后,
// 导致到位抖动,已回退。
PIDController vel_loop =
PIDController{DEFAULT_vel_loop_p * 100 / voltage_power_supply, vel_loop_Ki,
vel_loop_Kd, 10000, voltage_power_supply};
PIDController angle_loop =
PIDController{DEFAULT_angle_loop_p * 100 / voltage_power_supply, 100.0f,
0.02f, 10000000, voltage_power_supply};
PIDController current_loop = PIDController{
DEFAULT_current_loop_p * 100 / voltage_power_supply, current_loop_Ki,
current_loop_Kd, 1500, voltage_power_supply};
PIDController vel_inVelAngloop =
PIDController{DEFAULT_vel_angloop_p * 100, vel_angloop_Ki,
vel_angloop_Kd, 1e6, v_safe};
PIDController ang_inVelAngloop =
PIDController{DEFAULT_angle_angloop_p * 100 / voltage_power_supply,
ang_angloop_Ki, ang_angloop_Kd, 1e4, 100};
PIDController ang_inMITloop =
PIDController{DEFAULT_angle_MIT_p * 100 / voltage_power_supply, angle_MIT_Ki,
angle_MIT_Kd, 1e5, 100};
PIDController vel_inMITloop = PIDController{
DEFAULT_vel_MIT_p * 100, vel_MIT_Ki, vel_MIT_Kd, 1e9, 1000};
PIDController current_inMITloop = PIDController{
DEFAULT_current_loop_p * 100 / voltage_power_supply, current_loop_Ki,
current_loop_Kd, 1500, voltage_power_supply};
/**
* @brief 更新 pid_limits 相关状态
* @return void
*/
void update_pid_limits() {
vel_loop.limit = voltage_power_supply;
angle_loop.limit = voltage_power_supply;
current_loop.limit = voltage_power_supply;
vel_inVelAngloop.limit = voltage_power_supply;
}
protected:
float shaft_angle = 0;
float Ualpha, Ubeta = 0;
float v_half = voltage_power_supply * 0.5f; // 电源电压的一半
// 本周期电角度的 sin/cos:update_el_sincos() 每周期算一次,
// Park 变换与逆 Park 变换共用,避免同一角度算两次三角函数
float el_sin = 0.0f;
float el_cos = 0.0f;
/**
* @brief 每周期计算一次电角度 sin/cos 供 Park/逆Park 共用
* @param[in] angle_el 电角度(度)
* @return void
*/
inline void update_el_sincos(float angle_el);
/**
* @brief 设置 setSVPWM_PhaseVoltage 对应的参数或状态
* @param[in] Uq 参数
* @param[in] Ud 参数
* @return void
*/
void setSVPWM_PhaseVoltage(float Uq, float Ud);
/**
* @brief cal_Iq_Id 函数
* @param[in] current_a 参数
* @param[in] current_b 参数
* @param[in] current_c 参数
* @return float 返回值
* @note 电气角度三角函数用 update_el_sincos() 的预计算结果
*/
float cal_Iq_Id(float current_a, float current_b, float current_c);
float update_angle_sync_uq_feedforward(u8 mode, float table[],
u16 table_size, float mech_angle,
float target_vel, float actual_vel,
float velocity_error);
float get_mode3_velocity_p(float target_vel, float actual_vel);
float get_mode3_velocity_scale(float target_vel, float actual_vel,
float min_scale);
};
// 定义函数指针类型
typedef float (FOC_Controller::*FOCFunctionPtr)(void);
/**
* @brief calibrate_zero_position 函数
* @return void
*/
void calibrate_zero_position(void);
#endif