Heater: segmented PID (full-power / slow-band / overtemp-cutoff) + 2s/5pct PWM

AGENTS.md

@@ -155,9 +155,14 @@
   - v0.2.6：对齐修复——双列改放同一滚动容器（整页统一滚动）：原先两列各自包
     QScrollArea 独立滚动，窗口化下底边错位（全屏正常）；现两列高度锁定一致，
     不足一屏各自拉伸到底、超出一屏整页滚动。
-  - selftest 全过（累计新增 14 项回归用例）；exe 已本地打包冒烟，Gitea 发布
+  - v0.2.7：图标接入（logos/ 下 ico/png/svg 已就位）——exe 嵌入图标
-    待用户确认后执行。
+    （build_exe.py --icon，此前缺文件自动跳过）、窗口标题栏/任务栏/弹窗图标
-  遗留见其 README"已知事项"：应用图标、USB-RS485 适配器更换。
+    （app+window 两级 setWindowIcon，_icon_path() 兼容源码态与 _MEIPASS 打包态）、
+    Windows 任务栏独立标识 AppUserModelID "hulk.FilmForgeGUI"。README"无应用
+    图标"遗留项关闭。
+  - selftest 全过（累计新增 15 项回归用例，含窗口图标非空检查）；exe 已本地
+    打包冒烟，Gitea 发布待用户确认后执行。
+  遗留见其 README"已知事项"：USB-RS485 适配器更换。
 - [ ] **LED 引脚确认**：FilmForge 自制板 LED 引脚未定（当前沿用模板默认 PA15，
       仅为构建占位），按原理图修改。
 - [ ] **delay_10us 校准**：M4@168MHz 系数为估算值（/300000），需实测修正。

GUI/README.md

@@ -87,4 +87,3 @@ python publish_gitea.py release/FilmForge-GUI-v<版本>-win64.zip --replace --in
   （设备单向推送），不受影响。
 - 加热(M3S1)为真实 PID 闭环：开启后模具真实升温（NTC 故障/过温 150℃ 固件自动
   断电保护，上电默认关闭）；当前占空比无查询命令，从温度曲线间接观察。
-- 打包暂无应用图标（`logos/filmforge.ico` 缺位，build_exe.py 自动跳过）。

GUI/app_fluent.py

@@ -46,7 +46,7 @@ if getattr(sys, "frozen", False) and os.name == "nt":
         pass
 
 from PySide6.QtCore import QPointF, QRectF, Qt, QTimer
-from PySide6.QtGui import QColor, QFont, QPainter, QPainterPath, QPen, QPalette
+from PySide6.QtGui import QColor, QFont, QIcon, QPainter, QPainterPath, QPen, QPalette
 from PySide6.QtWidgets import (
     QApplication, QHBoxLayout, QLabel, QMainWindow, QMessageBox, QPlainTextEdit,
     QScrollArea, QSplitter, QVBoxLayout, QWidget,
@@ -60,7 +60,7 @@ import config
 import filmforge_rs485 as ff
 
 APP_NAME = "FilmForge"
-APP_VERSION = "0.2.6"
+APP_VERSION = "0.2.7"
 REPO_URL = "https://gitea.hulk.wang/hulk/FilmForge"
 MONO = QFont("Consolas", 10)
 CHIP_IDLE = "#666666"
@@ -364,6 +364,9 @@ class App(QMainWindow):
         self._system_palette = app.palette() if app else QPalette()
         self._system_style = app.styleSheet() if app else ""
         self.setWindowTitle(f"{APP_NAME} v{APP_VERSION} — 热压模具温控监视台")
+        icon = _icon_path()                # 标题栏图标(run_gui 另设 app 级 + 任务栏标识)
+        if os.path.exists(icon):
+            self.setWindowIcon(QIcon(icon))
         self.resize(1440, 920)
         self.setMinimumSize(1150, 720)
 
@@ -1326,6 +1329,15 @@ def _single_instance():
         return True
 
 
+def _icon_path():
+    """窗口图标路径: 打包版取 _MEIPASS(build_exe.py --add-data 内嵌), 源码版取 logos/。"""
+    bundled = os.path.join(getattr(sys, "_MEIPASS", ""), "filmforge.ico")
+    if os.path.exists(bundled):
+        return bundled
+    return os.path.join(os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)),
+                        "logos", "filmforge.ico")
+
+
 def run_gui(auto_close=0):
     if not _single_instance():
         app = QApplication.instance() or QApplication(sys.argv)
@@ -1333,6 +1345,15 @@ def run_gui(auto_close=0):
         return
     app = QApplication.instance() or QApplication(sys.argv)
     app.setApplicationName(APP_NAME)
+    if os.name == "nt":
+        try:    # 任务栏独立标识: 缺省时任务栏可能沿用宿主默认图标并错误分组
+            ctypes.windll.shell32.SetCurrentProcessExplicitAppUserModelID(
+                "hulk.FilmForge.GUI")
+        except Exception:
+            pass
+    icon = _icon_path()
+    if os.path.exists(icon):
+        app.setWindowIcon(QIcon(icon))    # 主窗/弹窗/任务栏统一图标
     setTheme(Theme.AUTO)
     window = App(auto_close)
     window.show()

GUI/logos/filmforge.svg

@@ -0,0 +1,6 @@
+<svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" viewBox="0 0 512 512">
+  <rect width="512" height="512" fill="#000000"/>
+  <rect x="38" y="64" width="436" height="186" rx="34" fill="#00C8D7"/>
+  <text x="256" y="210" font-family="Arial, 'Microsoft YaHei', sans-serif" font-size="146" font-weight="900" fill="#000000" text-anchor="middle">FILM</text>
+  <text x="256" y="421" font-family="Arial, 'Microsoft YaHei', sans-serif" font-size="146" font-weight="900" fill="#FFFFFF" text-anchor="middle">Forge</text>
+</svg>

GUI/selftest_gui.py

@@ -40,6 +40,9 @@ window = app_fluent.App(0)
 window.show()
 app.processEvents()
 
+# 0) 图标链路: logos/filmforge.ico 存在时窗口图标必须已加载
+check('窗口图标已设置', not window.windowIcon().isNull(), True)
+
 # 1) 空数据渲染不抛异常(占位文案)
 img = QImage(window.chart.size(), QImage.Format_ARGB32)
 window.chart.render(img)

Inc/board_config.h

@@ -149,13 +149,15 @@ void usart1_irq_handler(void);
 #define HEATER_EN_RCU         RCU_GPIOB
 #define HEATER_EN_PORT        GPIOB
 #define HEATER_EN_PIN         GPIO_PIN_12
-#define HEATER_PWM_PERIOD_MS  1000U    /* PWM 载波周期（1s，恒 1Hz 开关频率） */
+#define HEATER_PWM_PERIOD_MS  2000U    /* PWM 载波周期（2s，载波 0.5Hz） */
-#define HEATER_PWM_STEP_PCT   10U      /* 占空比步进（每档脉宽 = 100ms） */
+#define HEATER_PWM_STEP_PCT   5U       /* 占空比步进（每档脉宽 = 100ms，维持最小开关频率约束） */
 #define HEATER_PID_PERIOD_MS  500U     /* PID 计算周期 */
 #define HEATER_PID_KP         10.0f    /* PID 参数：超温前退功率更快（配合超温强制关断） */
 #define HEATER_PID_KI         0.05f
 #define HEATER_PID_KD         30.0f    /* 微分阻尼：按误差变化率提前刹车（抑制爬升惯性） */
-#define HEATER_RAMP_CPS       0.8f     /* 目标斜坡速率（℃/s）：内部设定值缓升，抑制热滞后过冲 */
+#define HEATER_SLOWBAND_C     7.0f     /* 温和带宽度：距目标小于此值时占空上限受限
+                                           （低速爬完最后一段，减少蓄热惯性过冲） */
+#define HEATER_SLOWBAND_DUTY  25U      /* 温和带内占空上限（%） */
 #define HEATER_OVERTEMP_C     150.0f   /* 过温强制关断阈值（滞回保护） */
 #define HEATER_OVERTEMP_HYST  5.0f     /* 过温恢复滞回 */
 

Inc/heat.h

@@ -40,7 +40,7 @@ void heat_set_target(float temp_c);
 float heat_get_target(void);
 
 /**
- * @brief 查询当前量化占空比档位（0~10，对应 0~100%，10% 步进）。
+ * @brief 查询当前量化占空比档位（0~20，对应 0~100%，5% 步进）。
  */
 uint8_t heat_get_duty(void);
 

Src/heat.c

@@ -1,10 +1,14 @@
 /**
  * @file heat.c
- * @brief 加热控制：慢 PWM 驱动（PB12）+ PID 控温闭环 + 安全保护。
+ * @brief 加热控制：慢 PWM 驱动（PB12）+ 分段 PID 控温闭环 + 安全保护。
  * @details 硬件：PB12=HEAT_EN，高 = 加热开（2N7002K 电平转换 → VBE2412 PMOS → 24V）。
- *          开关频率约束（<=10Hz）由"1s 载波周期 + 10% 占空步进"保证——每档脉宽
+ *          开关频率约束（<=10Hz）由"2s 载波周期 + 5% 占空步进"保证——每档脉宽
- *          恒为 100ms 的整数倍。PID 以 500ms 周期计算（NTC 后台采样 100ms），
+ *          恒为 100ms 的整数倍（0.5Hz 载波、20 档占空分辨率）。
- *          输出量化到 0~10 档占空。
+ *          控制为分段式：
+ *            err >= 温和带      全量 PID（满功率爬升）；
+ *            0 <= err < 温和带  正常 PID 但占空上限压到温和档（小功率缓升，
+ *                               减少进带蓄热，降低越过目标后的惯性过冲）；
+ *            err < 0（超温）    强制关断 + 积分按负误差回退（执行器只能加热不能制冷）。
  * @note 安全保护：上电默认关闭；NTC 传感器故障（OPEN/SHRT）强制关断；
  *       过温（>= HEATER_OVERTEMP_C）滞回保护；未使能强制关断。
  */
@@ -19,20 +23,20 @@
 /* 内部状态 */
 
 static bool s_enable = false;        /* 加热使能（M3） */
-static float s_target = 0.0f;        /* 目标温度（M4，外部设定值） */
+static float s_target = 0.0f;        /* 目标温度（M4） */
-static float s_ramp_target = 0.0f;   /* 内部斜坡目标（以 HEATER_RAMP_CPS 滑向 s_target） */
+static uint8_t s_duty = 0;           /* 量化占空档位 0~HEATER_PWM_STEPS（x STEP%） */
-static uint8_t s_duty10 = 0;         /* 量化占空档位 0~10（x10%） */
 static bool s_overtemp = false;      /* 过温锁存（滞回恢复） */
 static float s_integral = 0.0f;      /* PID 积分项 */
 static float s_prev_err = 0.0f;      /* PID 上次误差 */
 static uint16_t s_pwm_phase_ms = 0;  /* PWM 载波相位 0..PERIOD-1 */
 static uint16_t s_pid_divider = 0;   /* PID 周期分频（10ms 圈） */
 
+/* 档位总数 = 100% / 步进% */
+#define HEATER_PWM_STEPS     (100U / HEATER_PWM_STEP_PCT)
+
 /******************************************************************************/
 /* 底层输出 */
 
-static void heat_out(bool on);
-
 static void heat_out(bool on) {
     if (on) {
         gpio_bit_set(HEATER_EN_PORT, HEATER_EN_PIN);
@@ -61,21 +65,28 @@ static void pid_reset(void) {
 }
 
 /**
- * @brief PID 计算（500ms 周期）：误差 -> 占空档位 s_duty10（0~10）。
+ * @brief 积分试算值（err 一步积分；供抗饱和逻辑条件采纳）。
+ */
+static float integ_step(float err) {
+    return s_integral + err;
+}
+
+/**
+ * @brief 分段 PID 计算（500ms 周期）：误差 -> 占空档位 s_duty。
  */
 static void pid_compute(void) {
     float t = ntc_get_temperature();
 
     /* 传感器故障（开路/短路）：安全第一，强制关断并复位 PID */
     if (t <= -273.0f) {
-        s_duty10 = 0;
+        s_duty = 0;
         pid_reset();
         return;
     }
 
     /* 未使能：强制关断 */
     if (!s_enable) {
-        s_duty10 = 0;
+        s_duty = 0;
         pid_reset();
         return;
     }
@@ -87,57 +98,60 @@ static void pid_compute(void) {
         s_overtemp = false;
     }
     if (s_overtemp) {
-        s_duty10 = 0;
+        s_duty = 0;
         pid_reset();
         return;
     }
 
-    /* 目标斜坡：内部设定值以受限速率滑向 s_target。
+    float err = s_target - t;
-       满功率爬升段 ramp 超前于实际温升（不受影响）；接近目标后 ramp 先到站停住，
+
-       误差随实际温度逼近而平滑收缩 -> 功率缓退，抑制热传导滞后造成的过冲。 */
+    /* 超温区间：执行器只能加热不能制冷，输出必须为 0；
-    float diff = s_target - s_ramp_target;
+       积分按负误差回退，为温度回落后的重新加热保留正确初始态 */
-    float step = HEATER_RAMP_CPS * (HEATER_PID_PERIOD_MS / 1000.0f);
+    if (err < 0.0f) {
-    if (diff > step) {
+        s_integral = integ_step(err);
-        s_ramp_target += step;
+        s_prev_err = err;
-    } else if (diff < -step) {
+        s_duty = 0;
-        s_ramp_target -= step;
+        return;
-    } else {
-        s_ramp_target = s_target;
     }
 
-    /* 位置式 PID（带抗积分饱和）：输出饱和时积分仅沿退饱和方向更新，
+    /* 位置式 PID（带抗积分饱和） */
-       防止升温段积分顶满后长时间维持 100% 输出（此前实测目标 50℃ 冲到 59℃） */
+    float u = HEATER_PID_KP * err
-    float err = s_ramp_target - t;
+            + HEATER_PID_KD * (err - s_prev_err)
-    float u_noi = HEATER_PID_KP * err
+            + HEATER_PID_KI * integ_step(err);
-                + HEATER_PID_KD * (err - s_prev_err);   /* 比例 + 微分 */
+
-    float integ_new = s_integral + err;
+    if (u > 100.0f) {
-    /* 超温区间（实际温度高于内部目标）：加热器只能加热、不能制冷，
+        u = 100.0f;
-       输出必须为 0（此前积分正残量会算出小占空在超调段续灌加热）；
+        /* 饱和：err>=0 分支积分不吸收（防 windup） */
-       积分按负误差同步回退，为温度回落后的重新加热保留正确初始态 */
-    if (err < 0.0f) {
-        s_integral = integ_new;
-        s_prev_err = err;
-        s_duty10 = 0;
     } else {
-        /* 误差为正（未达/低于内部目标）：正常 PID + 抗积分饱和 */
+        s_integral = integ_step(err);
-        float u = u_noi + HEATER_PID_KI * integ_new;
+    }
+
+    /* 温和带：距目标不足 HEATER_SLOWBAND_C 时，比例/微分即时响应受限
+       （小功率缓升，减少进带蓄热、降低惯性过冲）；积分项不受限——
+       稳态维持功率由积分缓慢顶到实际需要值 */
+    if (err < HEATER_SLOWBAND_C) {
+        float u_pd = HEATER_PID_KP * err + HEATER_PID_KD * (err - s_prev_err);
+        if (u_pd > (float)HEATER_SLOWBAND_DUTY) {
+            u_pd = (float)HEATER_SLOWBAND_DUTY;
+        }
+        if (u_pd < 0.0f) {
+            u_pd = 0.0f;
+        }
+        u = u_pd + HEATER_PID_KI * s_integral;
         if (u > 100.0f) {
             u = 100.0f;
-            /* 超上限：仅误差为负才吸收——err>=0 分支不会发生，保持积分不动 */
-        } else {
-            s_integral = integ_new;
         }
-        /* 输出量化到 10% 档位（四舍五入） */
-        s_duty10 = (uint8_t)((u + (float)HEATER_PWM_STEP_PCT / 2.0f) / (float)HEATER_PWM_STEP_PCT);
     }
-    s_prev_err = err;
+
+    /* 输出量化到档位（四舍五入） */
+    s_duty = (uint8_t)((u + (float)HEATER_PWM_STEP_PCT / 2.0f) / (float)HEATER_PWM_STEP_PCT);
 }
 
 /******************************************************************************/
 /* 公共接口 */
 
 void heat_task(void) {
-    uint8_t prev_duty = s_duty10;
+    uint8_t prev_duty = s_duty;
 
     /* PWM 载波相位推进（10ms tick） */
     s_pwm_phase_ms += 10U;
@@ -150,16 +164,16 @@ void heat_task(void) {
     if (s_pid_divider >= HEATER_PID_PERIOD_MS) {
         s_pid_divider = 0U;
         pid_compute();
-        if (s_duty10 != prev_duty) {
+        if (s_duty != prev_duty) {
             s_pwm_phase_ms = 0U;     /* 占空变更：从新周期起点开始，响应即时 */
         }
     }
 
-    /* 按占空档位输出：0 档常关、10 档常开、其余按相位斩波 */
+    /* 按占空档位输出：0 档常关、满档常开、其余按相位斩波 */
-    uint16_t on_ms = (uint16_t)s_duty10 * (HEATER_PWM_PERIOD_MS / 10U);
+    uint16_t on_ms = (uint16_t)s_duty * (HEATER_PWM_PERIOD_MS / HEATER_PWM_STEPS);
-    if (s_duty10 == 0U) {
+    if (s_duty == 0U) {
         heat_out(false);
-    } else if (s_duty10 >= 10U) {
+    } else if (s_duty >= HEATER_PWM_STEPS) {
         heat_out(true);
     } else {
         heat_out(s_pwm_phase_ms < on_ms);
@@ -169,15 +183,8 @@ void heat_task(void) {
 void heat_set_enable(bool on) {
     if (s_enable == on) return;      /* 幂等 */
     s_enable = on;
-    if (on) {
+    if (!on) {
-        /* 从当前实际温度起坡，避免内部目标从 0 跳变造成功率冲击 */
+        s_duty = 0;
-        s_ramp_target = ntc_get_temperature();
-        if (s_ramp_target < 0.0f) {
-            s_ramp_target = 0.0f;    /* 传感器故障标记值非法，退化为 0 */
-        }
-    } else {
-        s_ramp_target = 0.0f;
-        s_duty10 = 0;
         pid_reset();
         heat_out(false);
     }
@@ -196,5 +203,5 @@ float heat_get_target(void) {
 }
 
 uint8_t heat_get_duty(void) {
-    return s_duty10;
+    return s_duty;
 }