修改控流阀死区为800，优化切换目标流量时PID模式切换逻辑，优化open_loop.py的--help显示，修改模式切换观察周期为10，更新了README.md

README.md

@@ -1,20 +1,22 @@
 # 气体流量控制与阀门开环标定
 
-本项目基于艾莫迅 **MT2-AM8 模拟量采集/输出模块**，提供两个可独立运行的入口：
+本项目基于艾莫迅 **MT2-AM8 模拟量采集/输出模块**，提供三个可独立运行的入口：
 
 - [main.py](main.py)：以 10 Hz 周期运行单回路气体流量增量式 PID 闭环控制；
 - [open_loop.py](open_loop.py)：随机扫描阀门开度，采集阀前/阀后的压力与流量，用于开环标定、动态特性观察和临界压力比分析。
+- [test_valve.py](test_valve.py)：在 Windows 终端中手动切换阀门开度，同时观察并记录流量、压力和电机行程。
 
-两个入口都会逐周期保存 CSV，并在运行结束时为有效采样数据生成 PNG 曲线图。闭环程序还会持续进行滑动窗口稳态判定，并在首次达到稳态时输出一次控制性能报告。
+三个入口都会持续保存 CSV，并在运行结束时为有效采样数据生成 PNG 曲线图。闭环程序还会持续进行滑动窗口稳态判定，并在首次达到稳态时输出一次控制性能报告。
 
 ## 重要安全说明
 
 > 本项目会直接控制真实阀门。首次运行前必须核对 IP、站号、AI/AO 通道、传感器量程、阀门行程方向、压力上限和执行机构的断电/失驱位置，并准备独立的机械或电气急停手段。
 
-闭环与开环程序当前采用不同的退出策略：
+三个入口当前采用不同的阀门初始化与退出策略：
 
 - **闭环 `main.py`**：启动时不再预先下发关闭位置，PID 内部输出由 `INITIAL_OPENING_PCT=100%` 开始；故障或退出时停止控制并断开 MT2-AM8，不主动下发关阀命令。当前系统按“执行机构失驱后回到全开”设计，现场必须确认实际硬件确实如此。
 - **开环 `open_loop.py`**：连接成功后先主动设置 `0%` 开度，实验结束、异常或 `Ctrl+C` 时再次尝试设置 `0%` 开度，然后断开设备。
+- **手动测试 `test_valve.py`**：连接时仅按已知状态记录 `100%` 开度，不向电机写入初始位置；退出时不主动下发新开度，仅断开设备。该脚本不执行流量/压力越限和连续读取失败保护，只适合在具备独立安全措施的受控测试中使用。
 
 因此，README 中的“关闭”或“全开”均指当前代码定义的逻辑位置，不能代替现场对阀门真实动作方向的确认。
 
@@ -24,7 +26,7 @@
 - AI 输入寄存器：地址 `0x00~0x03`；
 - AO 保持寄存器：地址 `0x00~0x03`；
 - 模拟量原始范围：`0~4095`，传感器物理量换算使用 `819~4095` 对应有效量程；
-- 默认流量量程：`300 SLM`；默认压力量程：`400 kPa`；
+- 默认流量量程：`300 SLM`；默认压力量程：`1600 kPa`；
 - 电机行程范围：`0~1000`，且行程与阀门开度反向作用。
 
 默认通道如下，通道编号均从 `0` 开始：
@@ -41,9 +43,11 @@
 
 ```text
 opening =   0%  -> motor_position = 1000（关闭）
-opening = 100%  -> motor_position =    0（全开）
+opening = 100%  -> motor_position =  800（当前打开端/机械死区边界）
 ```
 
+虽然 `MT2AM8Client` 接受的物理行程仍为 `0~1000`，当前控制映射只使用 `800~1000`。这是近期根据阀门有效调节区间设置的打开端边界；逻辑 `100%` 不再对应物理行程 `0`。
+
 所有闭环通道、量程和行程端值集中在 [config.py](config.py)；开环新增的阀前通道和实验参数位于 [open_loop.py](open_loop.py) 顶部。
 
 ## 环境与依赖
@@ -111,11 +115,34 @@ error = target - measurement
 opening_to_motor_position()
       |
       v
-反向行程 1000~0 -> MT2-AM8 AO1
+反向行程 1000~800 -> MT2-AM8 AO1
 ```
 
 增量 PID 的输出直接定义为阀门开度，因此控制器本身不包含电机行程或死区映射。目标流量不高于 `ZERO_FLOW_THRESHOLD_SLM`（当前 `0.5 SLM`）时，程序跳过常规 PID 更新并直接命令 `0%` 开度。
 
+### FAR/NEAR 两档 PID
+
+闭环启动时进入 `FAR` 模式。两档模式分别使用不同的 PID 参数和开度变化速度：
+
+| 模式 | 用途 | Kp / Ki / Kd | 最大开度速度 |
+| --- | --- | --- | ---: |
+| `FAR` | 大误差时快速接近目标 | `0.5 / 0.5 / 0.0` | `20%/s` |
+| `NEAR` | 小误差时抑制振荡和稳态误差 | `0.05 / 0.01 / 0.0` | `2%/s` |
+
+切换阈值同时考虑绝对误差下限和目标流量比例：
+
+```text
+near_threshold = max(3 SLM,  5% * target)
+far_threshold  = max(12 SLM, 20% * target)
+
+FAR  -> NEAR：|error| <= near_threshold，连续满足 10 个采样周期
+NEAR -> FAR ：|error| >= far_threshold，连续满足 10 个采样周期
+```
+
+两个阈值构成滞回区间，可避免误差位于边界附近时逐周期反复切换。按当前 `0.1 s` 控制周期，连续 10 个采样周期约为 1 秒；期间只要切换条件有一个周期不成立，确认计数便清零。只有模式真正改变时才更新 PID 参数和输出变化率，切换原因会写入日志。
+
+运行中修改目标后，模式确认计数会清零。如果尚无有效流量，或新目标相对最后有效流量的误差大于 `near_threshold`，控制器立即回到 `FAR`；若误差仍处于 NEAR 阈值内，则保持当前模式。PID 的累计输出和误差历史不会因修改目标而整体重置，性能报告器则会重置并从新目标重新计时、判稳和统计超调。
+
 ### 运行输出
 
 每次闭环运行会产生：
@@ -146,7 +173,7 @@ opening_to_motor_position()
 窗口总体标准差       <= STEADY_STATE_STD_PCT  / 100 * 目标流量
 ```
 
-当前默认使用 10 秒窗口、±1% 均值误差带和 1% 标准差阈值。报告内容包括 PID 参数、目标与控制范围、调节时间、窗口均值、窗口标准差、稳态误差（目标减窗口均值）、初始流量，以及按初始变化方向计算的峰值/谷值超调量。
+当前默认使用 10 秒窗口、±1% 均值误差带和 1% 标准差阈值。报告内容包括判稳时当前模式的 PID 参数、目标与控制范围、调节时间、窗口均值、窗口标准差、稳态误差（目标减窗口均值）、初始流量，以及按初始变化方向计算的峰值/谷值超调量。
 
 ## 开环扫点实验
 
@@ -170,7 +197,7 @@ python open_loop.py --min 0 --max 100 --step 5
 - `--step`：开度间隔，必须大于 `0`；不能整除区间时会额外包含 `max` 端点；
 - `--seed`：打乱顺序的随机种子；相同参数和种子会得到相同顺序。
 
-> 当前 `open_loop.py --help` 的帮助文本存在 `%` 格式化问题，会触发 `ValueError`；上面的正常运行命令及参数解析不受影响。
+可通过 `python open_loop.py --help` 查看完整参数帮助。
 
 开环没有目标值，其稳态条件仅依据阀后流量的滑窗总体标准差：
 
@@ -190,6 +217,25 @@ P_abs_ratio = (阀后表压 + 101.325 kPa) / (阀前表压 + 101.325 kPa)
 
 CSV 同时记录 `is_ratio_smaller_than_0.528`：压力比小于临界值 `0.528` 时为 `Y`，否则为 `N`；任一压力缺失或分母非法时两个压力比字段留空。图中会绘制 `0.528` 参考线，并标出各开度切换时刻。
 
+## 手动阀门测试
+
+[test_valve.py](test_valve.py) 用于绕过 PID，人工设置单个阀门开度并观察传感器响应。该交互依赖 Windows 的 `msvcrt`，请在真实 Windows 终端中运行：
+
+```powershell
+python test_valve.py
+```
+
+连接成功后，脚本把当前已知状态记为 `100%` 开度、行程 `800`，但不会立即向电机写入该位置。运行期间：
+
+- 每秒读取并显示一次流量、压力、逻辑开度和映射后的电机行程；
+- 按 `S` 进入输入模式，输入 `0~100` 的新开度后按回车下发，按 `Esc` 取消；
+- 输入期间暂停终端状态显示，但传感器采样和 CSV 写入继续；
+- 按 `Ctrl+C` 保存数据并退出，不主动下发新的阀门开度。
+
+数据保存为 `test_valve_data/test_valve_YYYYMMDD_HHMMSS.csv`，字段包含相对时间、ISO 时间戳、流量、开度、压力和电机行程；结束时生成同名三联图，依次显示流量、开度和压力。
+
+> 此脚本不会调用 `config.validate_config()`，也没有闭环/开环程序中的流量越限、压力越限或连续读取失败保护。运行前应人工完成配置核对，并确保测试人员能够立即切断气源或执行急停。
+
 ## 安全与故障处理
 
 ### 闭环
@@ -210,6 +256,13 @@ CSV 同时记录 `is_ratio_smaller_than_0.528`：压力比小于临界值 `0.528
 - 写入开度失败时中止；
 - 中止后仍会尽力关阀、断开连接并保留已经写入的 CSV。
 
+### 手动测试
+
+- 只校验输入开度是否为 `0~100` 的有限数值以及电机写入是否成功；
+- 传感器读取失败时 CSV 对应字段留空，终端显示 `--`，不会自动中止；
+- 不检查流量和压力安全阈值；
+- `Ctrl+C`、异常和正常收尾均不会主动关阀，只会断开连接并保存已有数据。
+
 ## 关键配置默认值
 
 | 配置 | 当前默认值 | 说明 |
@@ -217,7 +270,7 @@ CSV 同时记录 `is_ratio_smaller_than_0.528`：压力比小于临界值 `0.528
 | `MT2AM8_HOST` / `MT2AM8_PORT` / `MT2AM8_SLAVE_ID` | `192.168.1.12` / `502` / `1` | 通讯参数 |
 | `FLOW_INPUT_CHANNEL` / `PRESSURE_INPUT_CHANNEL` | `1` / `0` | 闭环 AI 通道；压力可设为 `None` |
 | `MOTOR_OUTPUT_CHANNEL` | `1` | 电机 AO 通道 |
-| `FLOW_METER_RANGE_SLM` / `PRESSURE_RANGE_KPA` | `300` / `400` | 传感器量程 |
+| `FLOW_METER_RANGE_SLM` / `PRESSURE_RANGE_KPA` | `300` / `1600` | 传感器量程 |
 | `TARGET_FLOW_MIN_SLM` / `TARGET_FLOW_MAX_SLM` | `0` / `300` | 允许的目标范围 |
 | `TARGET_SWITCH_KEY` | `s` | 运行中按此键进入"输入新目标流量"模式 |
 | `CONTROL_PERIOD_S` / `MAX_CONTROL_DT_S` | `0.1` / `0.3` | 目标周期 / 超时阈值 |
@@ -227,11 +280,11 @@ CSV 同时记录 `is_ratio_smaller_than_0.528`：压力比小于临界值 `0.528
 | `MAX_OPENING_RATE_FAR_PCT_S` / `MAX_OPENING_RATE_NEAR_PCT_S` | `20` / `2` | FAR/NEAR 每秒最大开度变化百分比 |
 | `PID_NEAR_ERROR_MIN_SLM` / `PID_NEAR_ERROR_TARGET_RATIO` | `3` / `0.05` | FAR 进入 NEAR 的绝对/相对误差阈值 |
 | `PID_FAR_ERROR_MIN_SLM` / `PID_FAR_ERROR_TARGET_RATIO` | `12` / `0.20` | NEAR 返回 FAR 的绝对/相对误差阈值 |
-| `PID_MODE_SWITCH_CONFIRM_CYCLES` | `3` | 模式切换条件需连续满足的周期数 |
-| `MOTOR_CLOSED_POSITION` / `MOTOR_OPEN_POSITION` | `1000` / `0` | 反向行程端值 |
+| `PID_MODE_SWITCH_CONFIRM_CYCLES` | `10` | 模式切换条件需连续满足的采样周期数（当前约 1 秒） |
+| `MOTOR_CLOSED_POSITION` / `MOTOR_OPEN_POSITION` | `1000` / `800` | 当前反向控制区间；打开端为机械死区边界 |
 | `INITIAL_OPENING_PCT` | `100` | 闭环 PID 内部初始输出 |
 | `FLOW_VALID_MIN_SLM` / `FLOW_VALID_MAX_SLM` | `0` / `300` | 流量安全范围 |
-| `MAX_PRESSURE_KPA` | `400` | 压力上限，须按实际管路额定压力确认 |
+| `MAX_PRESSURE_KPA` | `500` | 压力安全上限，须按实际管路额定压力确认 |
 | `MAX_CONSECUTIVE_FLOW_FAILURES` / `MAX_CONSECUTIVE_PRESSURE_FAILURES` | `3` / `3` | 闭环连续读取失败阈值 |
 | `STEADY_STATE_WINDOW_S` / `STEADY_STATE_BAND_PCT` / `STEADY_STATE_STD_PCT` | `10` / `1` / `1` | 闭环稳态判定参数 |
 | `AUTO_STOP_ON_STEADY` | `False` | 达到稳态后是否自动结束闭环 |
@@ -247,7 +300,8 @@ CSV 同时记录 `is_ratio_smaller_than_0.528`：压力比小于临界值 `0.528
 | [data_logger.py](data_logger.py) | 闭环逐周期 CSV 与三联曲线图 |
 | [performance_reporter.py](performance_reporter.py) | 闭环滑窗判稳和一次性性能报告 |
 | [open_loop.py](open_loop.py) | 独立开环扫点、四传感器记录和压力比分析 |
-| [PcControl.py](PcControl.py) | Modbus 硬件客户端；本项目两个入口实际使用 `MT2AM8Client` |
+| [test_valve.py](test_valve.py) | Windows 终端手动开度测试、每秒采样、CSV 与三联图 |
+| [PcControl.py](PcControl.py) | Modbus 硬件客户端；本项目三个入口实际使用 `MT2AM8Client` |
 
 ## 项目结构
 
@@ -255,6 +309,7 @@ CSV 同时记录 `is_ratio_smaller_than_0.528`：压力比小于临界值 `0.528
 flow_control/
 ├── main.py
 ├── open_loop.py
+├── test_valve.py
 ├── flow_control.py
 ├── controllers.py
 ├── config.py
@@ -264,5 +319,6 @@ flow_control/
 ├── README.md
 ├── data/                  # 闭环 CSV / PNG；历史数据可能已人工分组
 ├── open_loop_data/        # 开环 CSV / PNG（首次运行时创建）
+├── test_valve_data/       # 手动阀门测试 CSV / PNG
 └── logs/                  # flow_control.log / open_loop.log
 ```