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电赛控制类解题方案生成器

概述

为全国大学生电子设计竞赛控制类赛道提供智能解题支持，涵盖三大功能： 赛前器件清单分析预测、赛中解题方案生成、赛后知识库沉淀。

不适用场景

若用户请求涉及以下场景，立即退出本 Skill：

• 电源类/信号类/仪器仪表类/通信类赛道
• 非竞赛的通用电路设计或硬件选型
• 无电赛上下文的 PID 调参或算法咨询

前置依赖

本 Skill 执行依赖以下工具能力：

• WebSearch — 网络搜索补充本地知识库
• WebFetch — 抓取搜索结果全文细节
• Bash — 执行 scripts/ 下的辅助脚本
• pdftotext (poppler-utils) — PDF 文本提取

Quick Start

首次使用？以下是三种典型用法：

需要快速建议？说"快速方案"仅输出 Top1 推荐方案。默认输出 3 方案完整分析。

工作流选择

根据用户输入类型，自动进入对应工作流：

工作流A：赛题预测

A.1 清单解析

1. 提取用户提供的器件清单（PDF 用 pdftotext，文本直接解析；若为照片/截图，使用 OCR 或视觉模型识别）
2. 将器件逐项归类至以下分类：
   • 传感器类：摄像头、红外、超声波、IMU、激光雷达、颜色传感器、编码器等
   • 执行器类：直流电机、舵机、步进电机、无刷电机、电磁阀等
   • 主控芯片类：MCU 型号、FPGA、DSP、ARM、ADC/DAC 等
   • 通信类：蓝牙、WiFi、433MHz、CAN、ZigBee 等
   • 结构件类：小车底盘、机械臂套件、云台支架等
   • 电源/其他：特定功率电源模块、特殊模块等
3. 确定器件指纹，初步判断赛道方向：
   • 若摄像头+电机+编码器为主 → 控制类（小车/运动控制）概率高
   • 若无射频器件+有执行器 → 排除通信类
   • 若有多路舵机+机械结构件 → 机械臂/板球/分拣类概率高

A.2 历年清单匹配

1. 读取 references/problem-index.md，获取各年器件清单字段
2. 用 scripts/match_materials.sh <器件清单文本> 计算与各年的相似度
3. 输出 Top-5 最相似年份及对应赛题，标注相似度百分比
4. 若本地索引为空 → 按 references/web-search-strategy.md 的模板触发 WebSearch

A.3 搜索补充

1. 按 references/web-search-strategy.md 的赛前预测关键词模板构造搜索词
2. WebSearch："{当前年份} 电赛 器件清单 赛题预测"
3. WebSearch："历年电赛 器件清单 对比 变化"
4. 从搜索结果提取预测逻辑，通过质量门禁后沉淀到本地知识库

A.4 输出预测报告

按 references/prediction-template.md 格式输出预测报告，包含：

• 清单分析总览（传感器/执行器/通信指纹+赛道置信度+排除分析）
• 历年相似清单匹配表
• 清单变化趋势分析（与去年差集对比、新器件信号、MCU规格升级趋势）
• 3 个预测结果（按概率排序），每个预测含：依据、可能题型、关键准备、推荐器件补充
• 赛前冲刺建议（必练项目、必备器件、急救方案模板）

工作流B：方案生成

B.1 题目解析

1. PDF 输入：bash scripts/pdf_extract.sh <题目PDF> 提取文本（若为空→可能扫描版→触发 OCR 或请用户提供文字版）
2. 文本输入：直接使用
3. 提取关键信息：
   • 被控对象：小车/无人机/机械臂/板球/摆锤/...
   • 核心指标：精度要求、响应时间、负载、速度、行程...
   • 约束条件：尺寸限制、功耗限制、成本限制、指定器件、平台约束（TI MCU/K230 等）...
   • 评分点：从题目描述中识别评分权重分布
4. 平台约束检测：若题目指定 TI MCU/MSPM0/K230 等，方案硬件选型必须匹配，违反约束的方案标记为"不符合竞赛规则"

B.2 相似题检索

1. bash scripts/index_search.sh "<关键词>" 检索本地题目索引
2. 若本地命中不足 3 → 按 references/web-search-strategy.md 的模板触发网络搜索补充：
   • WebSearch："电赛{年份}{题号} 解题方案"
   • WebSearch："电子设计竞赛 {被控对象} 方案 CSDN"
   • WebSearch："github 电赛 {关键词} 代码"
3. 输出 Top-5 最相似题，标注相似原因

B.3 方案生成

根据 references/control-patterns.md、references/hardware-db.md、references/algorithm-catalog.md 和 references/software-patterns.md 生成 3 个方案（若用户要求"快速方案"，仅生成方案A）：

• 从 software-patterns.md Part 1 选取视觉方案（颜色阈值 / YOLO / 灰度形态学）
• 从 software-patterns.md Part 2-3 选取 MCU 架构 + 通信协议 + 降级策略

方案A — 稳健路线（成熟方案，高成功率）：

• 从已有成功方案中选取最成熟、实现难度最低的方案
• 优先选用控制模式库中标注为"成熟"的方案
• 硬件选型倾向于主流、有教学资源的型号
• 目标：稳妥完赛，确保基本分数

方案B — 创新路线（技术亮点，冲击高分）：

• 在稳健方案基础上引入创新点（高级算法/新型传感器/优化结构）
• 参考历年高分方案的设计亮点
• 硬件可能采用性能更优的型号
• 目标：差异化竞争，争取奖项

方案C — 折中路线（平衡创新与风险）：

• 核心系统采用成熟方案，关键加分点引入创新
• 模块化设计，创新部分可降级替换
• 目标：保证完赛基础上的高分策略

B.4 每个方案按模板输出

严格按 references/solution-template.md 的 11 项结构输出每个方案（标题格式：方案[A/B/C]—[稳健/创新/折中]：[方案名称]）：

1. 方案名称（一句话概括）
2. 核心思路（200 字内）
3. 系统框图（ASCII 框图 + 信号流向 + 电源分配图 + 通信拓扑）
4. 硬件选型（含备选型号和采购渠道列）
5. 算法策略（从 algorithm-catalog.md 选取合适算法，附关键代码骨架）
6. 关键技术难点与对策 + 整体容灾降级策略
7. 参考历年题/方案（引用 problem-index.md 条目）
8. 实现难度评估（硬件/软件/调试 ⭐ ~ ⭐⭐⭐，附锚定描述）
9. 预估物料成本与时间 + 四天三夜任务分解
10. 团队分工建议（队员 A/B/C 角色分配与各阶段并行工作关系）
11. 优缺点对比 + 评分点覆盖分析

B.5 方案评审

1. 用 references/quality-checklist.md 自检每个方案
2. 按 references/web-search-strategy.md 的关键词模板验证关键器件可采购性和技术可行性
3. 输出三方案综合对比表（难度/成本/创新性/风险/预估得分/评分点覆盖）
4. 输出「入场第一小时 CheckList」（确认题目匹配→检查器件齐全→分配任务→搭建最小系统）
5. 给出最终推荐排序及理由

B.6 输出保存

1. 将完整方案报告写入 /tmp/dian-sai-solution-{timestamp}.md
2. 告知用户文件路径
3. 末尾追加反馈引导："方案是否有用？反馈：方案X的[部分]需要改进"

工作流C：知识库补充

C.1a 赛后复盘（预测闭环）

1. 对比赛前预测与实际赛题
2. 回填 references/prediction-accuracy-log.md（命中/遗漏信号/经验教训）
3. 沉淀命中和遗漏信号到预测逻辑

C.1b 批量资料处理

1. 遍历用户提供的目录中的 PDF 文件
2. 对每个 PDF 执行 bash scripts/pdf_extract.sh
3. 提取题目摘要 + 方案要点
4. 按 references/web-search-strategy.md 的模板搜索公开方案（补充多视角）

C.2 结构化沉淀

对每个新发现，用 bash scripts/append_knowledge.sh 写入对应库：

C.3 写入质量门禁

每条写入前通过 references/quality-checklist.md 的 7 条门禁条件。若脚本检测到与已存内容相似度 > 80%，则合并而非重复写入。

关键约束

• 默认生成 3 个方案，用户说"快速方案"时仅输出方案A
• 硬件选型始终附带可采购性提示和备选型号，不推荐停产/冷门器件
• 所有网络搜索需记录来源 URL，方便用户查证
• 优先中文源（CSDN、知乎、电子发烧友、GitHub README 中文、百度文库），辅以英文资料
• 方案中涉及的价格附带年份标注，提醒用户以实际购买价为准

常见错误与补救

References

知识库文件

• references/problem-index.md — 历年题目索引
• references/control-patterns.md — 控制类方案模式库
• references/hardware-db.md — 常用器件选型速查表
• references/algorithm-catalog.md — 控制算法目录
• references/software-patterns.md — 软件模式库（视觉+MCU+集成）

模板文件

• references/solution-template.md — 方案输出 11 项模板
• references/prediction-template.md — 赛题预测报告模板

策略与日志

• references/web-search-strategy.md — 网络搜索策略与关键词模板
• references/prediction-accuracy-log.md — 预测准确性追踪
• references/knowledge-update-log.md — 知识库更新日志
• references/quality-checklist.md — 写入质量 7 条门禁

脚本

• scripts/pdf_extract.sh — PDF 文本提取（依赖 pdftotext）
• scripts/index_search.sh — 关键词检索题目索引
• scripts/match_materials.sh — 器件清单相似度匹配（Jaccard）
• scripts/append_knowledge.sh — 知识库去重追加（含 flock 并发锁）