4.2 操纵监控：动作执行与反馈校正

4.2 操纵监控：动作执行与反馈校正

本节摘要：执行监控照亮"发出与完成之间"的黑暗地带。本节定义执行状态机（已下发、执行中、校验中、完成、失败），讲过程监控的三道盯守——进度、偏差阈值、期限看门狗，兑现 3.1 节验收谓词的完成判定契约，并给出视觉伺服一类的在线反馈校正——偏差在放大之前被拉回，而不是事后追溯。

指令发出去了，然后呢？如果答案是"等回执"，那这段等待就是监控盲区：夹爪在半途卡住、导航在绕弯、下单请求被对端悄悄丢弃——偏差在黑暗里安静地累积，直到某刻集中爆发。上一节把单条指令做得可靠，本节把整段执行做得可见：执行走到哪一步、偏差有没有越线、期限还剩多久、做没做成由谁判定。这四问都有明确的机制答案，合起来就是执行监控。

执行状态机：每步动作的履历

每个动作从下达到销账，走固定的状态机：已下发（接口受理、唯一号登记）、执行中（伺服层推进、进度可查）、校验中（动作报完成，验收谓词正在复核）、完成（谓词转真、回执入状态板）或失败（偏差越限、超时、被中止）。状态机不是形式主义——它是监控的挂钩点：每条盯守规则都挂在特定状态的转移边上，看门狗挂在"执行中"超期，验收谓词挂在"校验中"，降级触发挂在"失败"。没有状态机的执行是一团日志，有状态机的执行才可断言、可告警、可审计。

状态机纪律里最重要的一条："执行中"到"完成"必须经过"校验中"。执行器自报完成只算候选，验收谓词（读状态板信念、按 3.1 节任务单的判据复核）说了才算。这条纪律终结了"假完成"的温床——回执说到位而货物还悬着的尴尬，在复核这道闸前现形。

过程监控的三道盯守

盯进度：执行器回报进度比例或阶段号，长时间零进度即告警——卡死不必等超时才发现。盯偏差：执行过程中的实时偏差（位姿误差、力误差）对照阈值带，越限即预警，连续越限即触发校正或中止——阈值带分黄红两档，黄档触发在线校正，红档直接上抛 4.3 节复飞。盯期限：每步动作的期限看门狗独立于执行器计时——执行器自己挂了，看门狗照样敲钟。三道盯守的产出全部写进状态板与航行日志，监控不是后台私语，是全机可见的仪表。

from enum import Enum
import time

class Phase(Enum):
    ISSUED = "已下发"
    RUNNING = "执行中"
    VERIFYING = "校验中"
    DONE = "完成"
    FAILED = "失败"

class ExecutionMonitor:
    """单步执行的监控器：状态机 + 三道盯守。"""

    def __init__(self, step, board, executor):
        self.step = step            # 含 accept 验收谓词与 params
        self.board = board          # 单一事实源
        self.executor = executor
        self.phase = Phase.ISSUED
        self.t0 = time.monotonic()
        self.warned = False

    def tick(self, belief):
        if self.phase is Phase.ISSUED:
            self.executor.submit(self.step)
            self.phase = Phase.RUNNING

        elif self.phase is Phase.RUNNING:
            prog = self.executor.progress()
            err = self.executor.deviation(belief)
            if time.monotonic() - self.t0 > self.step.timeout_s:
                return self.fail("看门狗超时")
            if err > RED_BAND:                  # 红档：上抛复飞
                return self.fail(f"偏差越红档：{err:.3f}")
            if err > YELLOW_BAND and not self.warned:
                self.warned = True
                self.executor.nudge(belief)     # 黄档：在线校正
            if prog == self._last_prog:
                self.stall += 1
                if self.stall > STALL_LIMIT:
                    return self.fail("进度停滞")
            self._last_prog = prog
            if self.executor.self_reported_done():
                self.phase = Phase.VERIFYING    # 自报完成只算候选

        elif self.phase is Phase.VERIFYING:
            if self.step.accept(belief):        # 验收谓词说了才算
                self.phase = Phase.DONE
                self.board.write("behavior",
                                 f"done:{self.step.action}",
                                 writer="executor")
            else:
                return self.fail("验收谓词未转真")
        return self.phase

    def fail(self, reason):
        self.phase = Phase.FAILED
        self.board.write("failure", reason, writer="monitor")
        return self.phase
​

反馈校正藏在黄档逻辑里：偏差越黄档时不等失败，先用小步修正指令在线拉回。视觉伺服是它的典型形态——执行抓取时相机持续回报目标偏移，修正指令跟着偏移走，偏差被压在萌芽状态。校正的纪律是小步与限次：每次修正量设上限、整个动作的校正次数设上限，超限升级为失败交给复飞——校正的职责是救小偏差，不是拖大偏差。

阈值带与校正器的配置同样长在代码里：

YELLOW_BAND, RED_BAND = 0.05, 0.12   # 黄档校正，红档上抛
STALL_LIMIT, MAX_NUDGES = 5, 3       # 停滞拍数与校正次数上限

class Nudger:
    """在线校正器：小步限幅限次，救小偏差不拖大偏差。"""

    def __init__(self, executor):
        self.executor = executor
        self.nudges = 0

    def correct(self, belief, err):
        if self.nudges >= MAX_NUDGES:
            return False                  # 校正次数用尽，升级失败
        step = clamp(err * 0.5, max=STEP_LIMIT)   # 小步限幅
        self.executor.nudge(step)
        self.nudges += 1
        return True
​

图：执行监控双回路——指令外环与偏差内环

联调测试与故障排查

监控的联调主打剧情注入：在台架上按剧本制造偏差——渐进漂移看黄档校正是否拉回、阶跃越限看红档是否果断上抛、静默卡死看看门狗与停滞检测谁先响、执行器谎报完成看验收谓词是否拦住。每种剧情都要在日志里留下正确的状态机轨迹，轨迹与剧本对不上就是监控自身的缺陷。

按症状排查：监控误报（偏差没多大却频繁告警）查阈值带是否忽略了正常波动幅度——阈值要按回执统计的分位数定，不拍脑袋；漏报（事后才发现早就卡死）查盯守频率与数据新鲜度——监控吃的读数过期，等于隔着毛玻璃站岗；校正震荡（修正指令来回拉锯）查校正步长与执行延迟的匹配——步长大于延迟期内的位移就会过冲；状态机卡死（停在"校验中"）查验收谓词是否引用了永不更新的字段——谓词也要有自身的超时。

💡 关键直觉：监控的价值不在发现失败，在把失败的发现提前到代价最小的时刻。黄档拉回花的是毫秒与小步，红档中止花的是重试，等到事故现场才知道失败，花的就是停机与复盘。盯守的密度，跟着代价的梯度走。

本节要点回顾

• 状态机是挂钩点：已下发、执行中、校验中、完成、失败，每条盯守规则挂在特定转移边上。
• 必经校验：执行器自报完成只算候选，验收谓词复核转真才销账——"假完成"在这道闸前现形。
• 三道盯守：进度防停滞、偏差阈值带分黄红两档、期限看门狗独立计时。
• 校正有纪律：小步、限幅、限次，救小偏差不拖大偏差，超限升级交复飞。
• 联调靠剧情：渐进漂移、阶跃越限、静默卡死、谎报完成，每种剧情都要留正确的状态机轨迹。

监控能发现失败，但发现之后怎么办——重试几回、降到什么程度、何时认输进安全态，需要一套排好的阶梯。下一节请出复飞程序与整机鲁棒性设计。