完善流量控制前馈、稳态判定与阀门标定流程

- 前馈冻结改用可配置的 3 秒流量绝对误差滑窗，修复采样抖动造成的重复解冻，并保留下游扰动后的自动更新
- 支持非单调阀特性反解、最小可测面积以下直接全关，以及闭阀端精细扫点与辨识开关
- 调整双压力判稳、最长等待时间、在线入口全开收尾和闭环四联图
- 更新配置、README、阀模型及离线测试，归档本轮实验数据与诊断产物

config.py

@@ -4,6 +4,8 @@
 关闭端行程。PID 参数是安全起步值，不是最终整定结果。
 """
 
+import math
+
 # ---------------------------------------------------------------------------
 # MT2-AM8 通讯与量程（旧方案；代码保留但当前不再使用）
 # ---------------------------------------------------------------------------
@@ -57,20 +59,23 @@ STATUS_PRINT_PERIOD_S = 1.0
 PID_FAR_KP = 0.5
 PID_FAR_KI = 0.5
 PID_FAR_KD = 0.0
-PID_NEAR_KP = 0.05
-PID_NEAR_KI = 0.01
+PID_NEAR_KP = 0.1
+PID_NEAR_KI = 0.1
 PID_NEAR_KD = 0.0
 
 OPENING_MIN_PCT = 0.0
 OPENING_MAX_PCT = 100.0
 MAX_OPENING_RATE_FAR_PCT_S = 200.0
-MAX_OPENING_RATE_NEAR_PCT_S = 20.0
+MAX_OPENING_RATE_NEAR_PCT_S = 2.0
 
 # FAR -> NEAR：绝对误差连续满足 near 阈值指定周期数后切换。
 # NEAR -> FAR：绝对误差连续达到 far 阈值指定周期数后切换。
-PID_NEAR_ERROR_MIN_SLM = 3.0
+# 比例阈值会被限制在各自的 MIN~MAX 范围内。
+PID_NEAR_ERROR_MIN_SLM = 1.0
+PID_NEAR_ERROR_MAX_SLM = 2.0
 PID_NEAR_ERROR_TARGET_RATIO = 0.05
-PID_FAR_ERROR_MIN_SLM = 12.0
+PID_FAR_ERROR_MIN_SLM = 4.0
+PID_FAR_ERROR_MAX_SLM = 8.0
 PID_FAR_ERROR_TARGET_RATIO = 0.20
 PID_MODE_SWITCH_CONFIRM_CYCLES = 10
 
@@ -78,12 +83,25 @@ PID_MODE_SWITCH_CONFIRM_CYCLES = 10
 # 稳态判定（用于控制性能报告）
 # ---------------------------------------------------------------------------
 
-STEADY_STATE_WINDOW_S = 10.0     # 滑动时间窗口长度
+STEADY_STATE_WINDOW_S = 5.0      # 滑动时间窗口长度，单位：秒
+STEADY_STATE_MAX_WAIT_S = 30.0   # 单个开环扫点等待稳态的最长时间
 STEADY_STATE_BAND_PCT = 1.0      # 滑窗均值相对目标的允许误差带（±1%）
-STEADY_STATE_STD_PCT = 1.0       # 滑窗标准差阈值（相对目标百分比）
+STEADY_STATE_PRESSURE_BAND_KPA = 1.0  # 压力样本相对滑窗均值的允许误差带（±kPa）
+# 仅供 open_loop.py 使用；开环没有目标流量，仍用相对标准差判断流量稳定。
+STEADY_STATE_STD_PCT = 1.0
 
 AUTO_STOP_ON_STEADY = False       # 达到稳态后是否自动停止控制（False 则持续控制）
 
+# 开环随机开度扫描结束后，追加闭阀端精细行程扫描。
+OPEN_LOOP_FINE_STROKE_START = 970.0
+OPEN_LOOP_FINE_STROKE_STEP = 3.0
+
+# identify_valve.py 是否检查单调性并只保留最长单调连续段。
+#True：保持原逻辑，检测非单调并只保留最长单调连续段。
+#False：不丢弃非单调点，保留所有按行程平均后的数据,关闭检查后生成的 JSON 会记录"enforce_monotonic": false
+#非单调表可能对应多个反解行程，此时选择数值更大的行程，即更接近关闭端的解。
+IDENTIFY_VALVE_MONOTONIC_CHECK_ENABLED = False
+
 # ---------------------------------------------------------------------------
 # 阀门执行机构
 # ---------------------------------------------------------------------------
@@ -98,18 +116,22 @@ MOTOR_OPEN_POSITION = 800.0
 INITIAL_OPENING_PCT = 100.0
 
 # ---------------------------------------------------------------------------
-# 前馈 + 增益调度（默认关闭，便于与纯 PID 做 A/B 对比；接线确认后再开启）
+# 前馈 + 增益调度（前馈默认开启，增益调度默认关闭）
 # ---------------------------------------------------------------------------
 
 # 阀前压力 P1（前馈缩放 / 判阻塞 / 增益调度用），地址见上 PLC 段 PRESSURE_BEFORE_ADDR。
 
 # 阀特性表 JSON（identify_valve.py 产出）。空字符串表示关闭前馈。
-VALVE_MODEL_PATH = ""
+VALVE_MODEL_PATH = "valve_model_004.json"
 
 # 前馈反解打底 + PI 修残差（市面 MFC 结构）。
-FEEDFORWARD_ENABLED = False
+FEEDFORWARD_ENABLED = True
 # 前馈开启时，PI 输出是“围绕前馈的修正量”，限幅为对称小范围（±%）。
-FEEDFORWARD_CORRECTION_BAND_PCT = 20.0
+FEEDFORWARD_CORRECTION_BAND_PCT = 50.0
+# |目标流量-实测流量| 不超过此值时冻结前馈，只更新 PID correction。
+FEEDFORWARD_UPDATE_ERROR_THRESHOLD_SLM = 2.0
+# 前馈冻结/更新判断所用的“流量绝对误差均值”滑动窗口长度。
+FEEDFORWARD_UPDATE_WINDOW_S = 3.0
 
 # PI 增益按阀前压力 P1 缩放（摊平 K_x ∝ P1 的非线性）。
 GAIN_SCHEDULE_ENABLED = False
@@ -145,8 +167,14 @@ def validate_config():
         raise ValueError("CONTROL_PERIOD_S 必须大于 0")
     if STEADY_STATE_WINDOW_S <= CONTROL_PERIOD_S:
         raise ValueError("STEADY_STATE_WINDOW_S 必须大于 CONTROL_PERIOD_S")
-    if STEADY_STATE_BAND_PCT < 0 or STEADY_STATE_STD_PCT < 0:
-        raise ValueError("稳态误差带和标准差阈值不得为负数")
+    if STEADY_STATE_MAX_WAIT_S <= 0:
+        raise ValueError("STEADY_STATE_MAX_WAIT_S 必须大于 0")
+    if (
+        STEADY_STATE_BAND_PCT < 0
+        or STEADY_STATE_PRESSURE_BAND_KPA < 0
+        or STEADY_STATE_STD_PCT < 0
+    ):
+        raise ValueError("稳态误差带、压力带和标准差阈值不得为负数")
     if MAX_CONTROL_DT_S < CONTROL_PERIOD_S:
         raise ValueError("MAX_CONTROL_DT_S 不得小于 CONTROL_PERIOD_S")
     if TARGET_FLOW_MIN_SLM > TARGET_FLOW_MAX_SLM:
@@ -178,18 +206,28 @@ def validate_config():
         or MAX_OPENING_RATE_NEAR_PCT_S <= 0
     ):
         raise ValueError("FAR/NEAR 最大开度变化速度必须大于 0")
-    if PID_NEAR_ERROR_MIN_SLM < 0 or PID_FAR_ERROR_MIN_SLM < 0:
-        raise ValueError("PID 模式切换误差下限不得为负数")
+    pid_error_limits = (
+        PID_NEAR_ERROR_MIN_SLM,
+        PID_NEAR_ERROR_MAX_SLM,
+        PID_FAR_ERROR_MIN_SLM,
+        PID_FAR_ERROR_MAX_SLM,
+    )
+    if any(value < 0 for value in pid_error_limits):
+        raise ValueError("PID 模式切换误差上下限不得为负数")
+    if PID_NEAR_ERROR_MIN_SLM > PID_NEAR_ERROR_MAX_SLM:
+        raise ValueError("PID NEAR 误差下限不得大于上限")
+    if PID_FAR_ERROR_MIN_SLM > PID_FAR_ERROR_MAX_SLM:
+        raise ValueError("PID FAR 误差下限不得大于上限")
     if (
         PID_NEAR_ERROR_TARGET_RATIO < 0
         or PID_FAR_ERROR_TARGET_RATIO < 0
     ):
         raise ValueError("PID 模式切换目标比例不得为负数")
     if (
-        PID_NEAR_ERROR_MIN_SLM >= PID_FAR_ERROR_MIN_SLM
+        PID_NEAR_ERROR_MAX_SLM >= PID_FAR_ERROR_MIN_SLM
         or PID_NEAR_ERROR_TARGET_RATIO >= PID_FAR_ERROR_TARGET_RATIO
     ):
-        raise ValueError("PID NEAR 阈值必须小于 FAR 阈值")
+        raise ValueError("PID NEAR 阈值范围必须整体小于 FAR 阈值范围")
     if PID_MODE_SWITCH_CONFIRM_CYCLES < 1:
         raise ValueError("PID_MODE_SWITCH_CONFIRM_CYCLES 必须至少为 1")
     if MAX_CONSECUTIVE_FLOW_FAILURES < 1:
@@ -209,5 +247,31 @@ def validate_config():
         raise ValueError("GAIN_SCHEDULE_FLOOR_ABS_KPA 必须大于 0")
     if not 0 < FEEDFORWARD_CORRECTION_BAND_PCT <= 100:
         raise ValueError("FEEDFORWARD_CORRECTION_BAND_PCT 必须位于 0~100")
+    if (
+        not isinstance(FEEDFORWARD_UPDATE_ERROR_THRESHOLD_SLM, (int, float))
+        or not math.isfinite(FEEDFORWARD_UPDATE_ERROR_THRESHOLD_SLM)
+        or FEEDFORWARD_UPDATE_ERROR_THRESHOLD_SLM < 0
+    ):
+        raise ValueError(
+            "FEEDFORWARD_UPDATE_ERROR_THRESHOLD_SLM 必须是非负有限数值"
+        )
+    if (
+        not isinstance(FEEDFORWARD_UPDATE_WINDOW_S, (int, float))
+        or not math.isfinite(FEEDFORWARD_UPDATE_WINDOW_S)
+        or FEEDFORWARD_UPDATE_WINDOW_S <= 0
+    ):
+        raise ValueError("FEEDFORWARD_UPDATE_WINDOW_S 必须是正的有限数值")
+    if not MOTOR_OPEN_POSITION <= OPEN_LOOP_FINE_STROKE_START < MOTOR_CLOSED_POSITION:
+        raise ValueError(
+            "OPEN_LOOP_FINE_STROKE_START 必须位于电机开端和闭端行程之间"
+        )
+    if (
+        not isinstance(OPEN_LOOP_FINE_STROKE_STEP, (int, float))
+        or not math.isfinite(OPEN_LOOP_FINE_STROKE_STEP)
+        or OPEN_LOOP_FINE_STROKE_STEP <= 0
+    ):
+        raise ValueError("OPEN_LOOP_FINE_STROKE_STEP 必须是正的有限数值")
+    if not isinstance(IDENTIFY_VALVE_MONOTONIC_CHECK_ENABLED, bool):
+        raise ValueError("IDENTIFY_VALVE_MONOTONIC_CHECK_ENABLED 必须是布尔值")
     if GAIN_SCHEDULE_SCALE_CHANGE_THRESHOLD <= 0:
         raise ValueError("GAIN_SCHEDULE_SCALE_CHANGE_THRESHOLD 必须大于 0")