# 实验与验收计划

日期：2026-10-11｜以下均为拟议实验，尚无实测结果。

## 共同设置

记录硬件版本、固件版本、传感器位置、室温、设定值、控制周期、控制参数、输出限幅和实验开始条件。基线与抗饱和方案采用相同参数及物理约束，先只改变抗积分饱和处理。每种条件建议重复至少 3 次；样本量及实验时长由导师结合设备确认。

采用重新达到约定初始温度的方式控制热历史差异，并交替进行两种控制方案的实验，减轻室温随时间变化的影响。异常中断与失败运行保留记录，不只挑最好曲线。

## E01 设定值变化

目的：测量基本跟踪性能，为其他工况提供基线。

操作：在经过硬件确认的温度范围内，施加统一的设定值阶跃。保存全程设定值、测量值、未限幅控制量、实际输出和积分状态。

观察：超调、调节时间、稳态误差、IAE。不能预设抗饱和在未触发饱和时仍有明显收益。

## E02 输出受限

目的：研究执行器饱和与积分累积对恢复过程的影响。

操作：在两种控制方案上采用相同输出上限和统一的参考轨迹，使回路在一段时间内触发限幅，随后回到可达目标。具体温度和时间必须经仿真与硬件检查确定。

观察：积分状态、饱和持续时间、解除饱和后的超调与恢复时间。达到输出上限不自动等同于积分饱和，必须结合积分状态和未限幅控制量判断。

## E03 散热扰动

目的：验证控制器对外部散热变化的适应情况。

操作：在约定稳定状态下，以固定位置、档位和持续时间施加风冷扰动。记录风扇布置、扰动起止时刻和环境温度。

观察：最大温度偏差、误差积分和恢复时间。两种控制方案均使用相同扰动协议；风冷实验是受控近似，不能表述为标准工业负载试验。

## 指标口径

- 跟踪误差：e(k)=r(k)-y(k)，单位为 °C。
- IAE：按实际时间间隔积分绝对误差，单位 °C·s；比较时使用相同评价区间。
- 超调：按阶跃方向计算超过新目标的最大偏差；百分比以设定值阶跃幅度为分母。零幅阶跃不计算百分比超调。
- 调节时间：进入并在剩余评价区间持续保持在预设误差带内的最早时刻；误差带必须写明。未达到则标注“未在本次时长内稳定”。
- 稳态误差：指定末段窗口内的误差均值，同时报告波动和窗口长度；未稳定时不冒称稳态。
- 输出饱和占比：按持续时间统计实际输出触及上/下限的比例，并注明判定容差。

## 模型验证与数据质量

建模数据与验证数据按整次实验划分，避免相邻样本随机拆分造成过于乐观的评价。检查缺失、重复/逆序时间戳、单位、采样抖动；缺失值处理策略显式记录。

保存 CSV 原始记录与单独的元数据文件，处理后的数据不覆盖原始记录。仿真、软件注入异常和真实故障分开标注。离线回放只用于复核历史结果；评估新控制器需要重新仿真或实测。

## 软件验证

指标用手算小样例核验；模拟通信测试超时、断连和格式错误；仿真验证限幅与积分处理；实物验证保护动作。保护测试在预先确定的实验条件下执行，不依赖介绍网站运行。