4. 推进器动态响应与差速指令验证

为什么入水前必须验证差速分配

推进器静态转向检查只能证明“单台电机听指令”，却证明不了“多台电机按矢量分配协同工作”。ROV 的水平运动依赖 4～6 台水平推进器按分配矩阵组合出力：前进时左右对称同向，横移时前后成对反向，旋转时对角差速。若分配矩阵中某一路通道接反、编号错位或混控系数写错，单台点动全部正常，但一给组合指令就会出现“斜着走”“原地打转”“横移变前进”等典型故障。本节在空气中完成动态响应与差速指令验证，把这类问题挡在入水之前。

验证对象与判据

以一台 6 推进器布局（4 水平 + 2 垂直）的 ROV 为例，水平推进器编号约定为：T1 左前、T2 右前、T3 左后、T4 右后，垂直推进器 T5 左、T6 右。控制台以归一化摇杆量输出，范围 −1.0～+1.0，正号定义为“产生使 ROV 前进 / 右移 / 顺时针旋转的推力”。验证判据如下：

• 响应顺序：指令下发后，参与该自由度的推进器应在同一控制周期内起转，先后偏差不超过 1 个控制周期（典型 20 ms），不允许出现某台明显滞后。
• 差速配合：前进/后退时 T1≈T3、T2≈T4，左右两侧转速差应接近 0；旋转时同侧同向、异侧反向，且左右转速大小接近相等。
• 方向一致性：每台推进器的实际转向与分配矩阵符号一致，反向指令下转速对称翻转。
• 无耦合：纯前进指令下不应出现横移或旋转分量，纯旋转指令下不应产生净平移推力。

控制台指令下发与观测方法

验证在空气中进行，推进器空载运行，单次指令持续时间控制在 1～2 s，避免长时间堵转或过热。操作顺序如下：

1. 将 ROV 置于支架上，推进器离地，确认控制台与主控通信正常、摇杆回中。
2. 依次下发前进、后退、右横移、左横移、顺时针旋转、逆时针旋转六条指令，每条指令保持约 1.5 s 后回中。
3. 每条指令期间用肉眼观察各推进器起转顺序与转向，同时记录控制台回传的各通道 PWM 或推力百分比。
4. 对每条指令，将实测转向与上表符号逐台比对；对前进/后退，比较左右两侧转速是否一致；对旋转，比较同侧是否同向、异侧是否反向。

若控制台支持通道回传，可直接读取分配后的各推进器输出值，比纯目视更可靠。下表为一条前进指令的示例记录（示例数据，非实测）：

左右两侧输出差在 ±3% 以内可视为差速配合正常；若某台符号相反或幅值明显偏离，说明该通道在分配矩阵中的符号或系数有误。

典型异常与定位

• 前进时一台反转：该推进器通道符号位接反，或电机相线顺序错误。单台点动时若已确认转向正确，则问题在分配矩阵符号，而非电机接线。
• 横移时变成前进：前后成对反向的分配关系被写成同向，检查横移通道的混控系数矩阵。
• 旋转时原地平移：对角同向关系被写成同侧同向，检查旋转通道的符号分配。
• 某台明显滞后起转：可能是该路 ESC 初始化慢或信号线接触不良，需在单台点动中复测响应时间。
• 前进时出现轻微偏航：左右两侧转速差偏大，检查两侧混控系数是否对称、推进器安装角度是否一致。

入水前放行条件

六条指令全部下发完毕，且满足以下条件方可判定推进分配矩阵配置正确、允许进入后续入水检查：各推进器转向与分配矩阵符号逐台一致；前进/后退时左右转速差在允许范围内；旋转时同侧同向、异侧反向且幅值接近；无推进器明显滞后起转；纯平移指令下无净旋转分量、纯旋转指令下无净平移分量。任一条不满足，先修正分配矩阵或接线并复测，不得带缺陷入水。