root/applications/dual/IterativeLocal/pmsm_ildp4.m @ 968

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Line 
1function pmsm_ildp4
2%verze ildp algoritmu s uvazovanim P (v logaritmu) pro PMSM motor
3%rozsirena verze o diag P v pi aproximaci u
4tic
5
6    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
7    %pocatecni konstanty
8   
9    Iterace = 20; %iterace
10    K = 20; %casy
11    N = 100; %vzorky
12
13    %konstanty motoru
14    %Rs = 0.28;
15    %Ls = 0.003465;
16    %PSIpm = 0.1989;
17    %kp = 1.5;
18    %p = 4.0;
19    %J = 0.04;
20    DELTAt = 0.000125;
21
22    %upravene konstanty
23    Ca = 0.9898;
24    Cb = 0.0072;
25    Cc = 0.0361;
26    Cd = 1.0;
27    Ce = 0.0149;
28
29    %omezeni rizeni
30    cC1 = 100;
31%     cLb = -50;
32%     cUb = 50;
33
34    %presnost mereni proudu
35    deltaI = 0.085;
36
37    %matice
38    %kovariancni matice Q a R
39    mQ = diag([0.0013 0.0013 5.0e-6 1.0e-10]);
40    mR = diag([0.0006 0.0006]);
41   
42    %matice pro vypocet
43    %matice A zavisla na parametrech
44    mA = zeros(4);
45    mA(1,1) = Ca;
46    mA(2,2) = Ca;
47    mA(3,3) = Cd;
48    mA(4,4) = 1;
49    mA(4,3) = DELTAt;
50
51    %macite C konstantni
52    mC = [ 1 0 0 0; 0 1 0 0];   
53
54    %pozadovana hodnota otacek
55    omega_t_stripe = 1.0015;   
56   
57    %penalizace za vstupy
58    cPenPsi = 0;%0.000009;
59   
60    %pocatecni hodnoty
61    X0 = [0; 0; 1; pi/2];
62    Y0 = [0; 0];
63    P0 = diag([0.01 0.01 0.01 0.01]);
64   
65    h_bel = 0;
66    h_beldx = [0; 0; 0; 0;];
67    h_beldxdx = zeros(4);
68           
69    %velikost okoli pro lokalni metodu
70%     rhoi = 0.0001;
71%     rhoo = 0.00015;
72%     rhot = 0.00005;
73%     rhop = 0.0001;
74    rhoi = sqrt(mQ(1,1));
75    rhoo = sqrt(mQ(3,3));
76    rhot = sqrt(mQ(4,4));
77    rhop = 0.001;
78   
79    %zvetseni hamiltonianu pro minimalizace
80%     mag = 1000;
81    mag = 1;
82   
83    %prepinac sumu on/off
84    noise = 0;
85%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
86    %globalni promenne
87
88    Kpi_alfa = -0.3*ones(1, K); %konstanty aproximace slozky rizeni u_alfa
89    Kpi_beta = 0.01*ones(1, K); %konstanty aproximace slozky rizeni u_beta   
90%     Kpi_alfa = ones(1, K); %konstanty aproximace slozky rizeni u_alfa
91%     Kpi_beta = ones(1, K); %konstanty aproximace slozky rizeni u_beta
92%     Kpi_alfa = zeros(4, K); %konstanty aproximace slozky rizeni u_alfa
93%         Kpi_alfa(1, :) = 1000*Cc*Ce*ones(1, K);
94%         Kpi_alfa(2, :) = 1000*Cc*Ce*ones(1, K);
95%         
96%     Kpi_beta = zeros(4, K); %konstanty aproximace slozky rizeni u_beta
97%         Kpi_beta(1, :) = Cc*Ce*ones(1, K);
98%         Kpi_beta(2, :) = Cc*Ce*ones(1, K);
99    Kpi = ones(9, K);
100       
101       
102    Wv = zeros(6, K); %konstanty aproximace Bellmanovy fce
103   
104    Xkn = zeros(4, K, N); % X = [i_alfa, i_beta, omega, theta]
105    Ykn = zeros(2, K, N); % Y = [i_alfa, i_beta]
106    Pkn = zeros(4, 4, K, N); % P = N vzorku posloupnosti K matic 4x4
107   
108    mKy = zeros(4, 2); % K = pomocna matice pro vypocet
109    mRy = zeros(2, 2); % R = pomocna matice pro vypocet
110   
111    Xstripe = zeros(4, K);
112    Pstripe = zeros(4, 4, K);
113 
114    Epsilon = zeros(6, N); %globalni promena pro vypocet Bellmanovy fce z odchylek (X - Xprum)
115
116    gka = 0; %globalni promenna pro prenos casu k
117    gnu = 0; %globalni promenna pro prenos vzorku n
118   
119    Uopt2 = zeros(2, N);
120    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
121    %hlavni iteracni smycka
122    for i = 1:Iterace,
123
124        disp(['Iterace: ', num2str(i)]);
125       %generovani stavu
126       for n = 1:N,
127            Xkn(:, 1, n) = X0;
128            Ykn(:, 1, n) = Y0;
129            Pkn(:, :, 1, n) = P0;
130           
131            for k = 1:K-1,
132               Uk = uPi(k, Xkn(:, k, n), Pkn(:, :, k, n));
133
134               mRy = mC * Pkn(:, :, k, n) * mC' + mR;
135               mKy = Pkn(:, :, k, n) * mC' / mRy;
136               Xkn(:, k+1, n) = fceG(Xkn(:, k, n), Uk) - mKy * (Ykn(:, k, n) - fceH(Xkn(:, k, n))) + noise * sqrtm(mQ) * randn(4, 1);%+gauss sum s rozptylem odmocnina mQ
137               Ykn(:, k+1, n) = round(Xkn(1:2, k+1, n) / deltaI) * deltaI; %X kopie do Y se vzorkovanim 0.085               
138               mA(1, 3) = Cb * sin(Xkn(4, k, n));
139               mA(1, 4) = Cb * Xkn(3, k, n) * cos(Xkn(4, k, n));
140               mA(2, 3) = - Cb * cos(Xkn(4, k, n));
141               mA(2, 4) = Cb * Xkn(3, k, n) * sin(Xkn(4, k, n));
142               mA(3, 1) = - Ce * sin(Xkn(4, k, n));
143               mA(3, 2) = Ce * cos(Xkn(4, k, n));
144               mA(3, 4) = - Ce * (Xkn(2, k, n) * sin(Xkn(4, k, n)) + Xkn(1, k, n) * cos(Xkn(4, k, n)));
145               Pkn(:, :, k+1, n) = mA * (Pkn(:, :, k, n) - Pkn(:, :, k, n) * mC' * inv(mRy) * mC * Pkn(:, :, k, n)) * mA' + mQ;
146            end           
147       end
148       Xstripe = mean(Xkn, 3);       
149       Pstripe = mean(Pkn, 4);
150                 
151       for k = K-1:-1:1,
152            gka = k;
153           
154%             1]
155            for n = 1:N,
156               %krive okoli
157               Xkn(1, k, n) = Xstripe(1, k) + rhoi*randn();
158               Xkn(2, k, n) = Xstripe(2, k) + rhoi*randn(); 
159               Xkn(3, k, n) = Xstripe(3, k) + rhoo*randn();
160               Xkn(4, k, n) = Xstripe(4, k) + rhot*randn(); 
161               
162               Ykn(:, k, n) = round(Xkn(1:2, k, n) / deltaI) * deltaI;
163
164               Pkn(:, :, k, n) = Pstripe(:, :, k) .* exp(rhop*randn(4));                 
165            end 
166           
167%             2]
168            for n = 1:N,
169               gnu = n;
170%                 [Uopt2(:, n), Hmin(n)] = fmincon(@Hamilt, uPi(k, Xkn(:, k, n),Pkn(:, :, k, n)), [], [], [], [], [], [], @Cond2, optimset('GradConstr','on','Display','notify','Algorithm','active-set','TolFun',1e-20));               
171               [Uopt2(:, n), Hmin(n)] = minimum(Xkn(:, k, n));
172%                 Uopt2(1,n)=sin(2*pi/20*k);
173%                 Z = zeros(101,101);
174%                 ii = 0;
175%                 jj = 0;
176%                 for ii = -50:50,
177%                     for jj = -50:50,
178%                         Z(ii+51,jj+51) = Hamilt([ii,jj]);
179%                     end
180%                 end
181%                 surf(Z);
182            end
183           
184%             3]
185            for n = 1:N,
186               Vn(n) = DELTAt*Hmin(n)/mag + Vtilde(k+1, Xkn(:, k, n), Pkn(:, :, k, n));
187               
188            end
189           
190%             4]
191            %urceni aproximace V Bellmanovy funkce           
192            for n = 1:N,
193                Epsilon(1:4, n) = Xkn(1:4, k, n) - Xstripe(1:4, k);
194                tpdiag = diag(Pkn(:, :, k, n) ./ Pstripe(:, :, k));
195                Epsilon(5:6, n) = tpdiag(3:4);
196            end
197            mFi = matrixFi(Epsilon);
198            FiFiTInvFi = (mFi*mFi')\mFi;
199            Wv(:,k) = FiFiTInvFi * Vn';
200           
201            %urceni aproximace pi rizeni u
202            Kpi_alfa(k) = mean(Uopt2(1,:));               
203            Kpi_beta(k) = mean(Uopt2(2,:));   
204%             mPsi = ones(N,1);
205%             PsiPsiTInvPsi = (mPsi'*mPsi)\mPsi';             
206%             Kpi_alfa(:, k) = PsiPsiTInvPsi * Uopt2(1,:)';   
207%             
208%             mPsi = ones(N,1);
209%             PsiPsiTInvPsi = (mPsi'*mPsi)\mPsi';             
210%             Kpi_beta(:, k) = PsiPsiTInvPsi * Uopt2(2,:)';
211%              mPsi = [sin(squeeze(Xkn(4, k, :))),...1
212%                     cos(squeeze(Xkn(4, k, :))),...2
213%                     (sin(squeeze(Xkn(4, k, :))).^2),...3
214%                     (cos(squeeze(Xkn(4, k, :))).^2)];%4
215%             PsiPsiTInvPsi = (mPsi'*mPsi)\mPsi';             
216%             Kpi_alfa(:, k) = PsiPsiTInvPsi * Uopt2(1,:)';   
217%             
218%             mPsi = [sin(squeeze(Xkn(4, k, :))),...1
219%                     cos(squeeze(Xkn(4, k, :))),...2
220%                     (sin(squeeze(Xkn(4, k, :))).^2),...3
221%                     (cos(squeeze(Xkn(4, k, :))).^2)];%4
222%             PsiPsiTInvPsi = (mPsi'*mPsi)\mPsi';             
223%             Kpi_beta(:, k) = PsiPsiTInvPsi * Uopt2(2,:)';
224
225%             tmpUfi = squeeze(Xkn(4, k, :) + DELTAt*Xkn(3, k, :));
226%             tmpUamp = sqrt(Uopt2(1,:).^2 + Uopt2(2,:).^2)';
227%             mPsi = [Cd*Cd*squeeze(Xkn(3, k, :)),...1
228%                     Cd*Ce*squeeze(Xkn(2, k, :).*cos(Xkn(4, k, :))),...2
229%                     - Cd*Ce*squeeze(Xkn(1, k, :).*sin(Xkn(4, k, :))),...3
230%                     Ce*Ca*squeeze(Xkn(2, k, :)).*cos(tmpUfi),...4
231%                     - Ce*Cb*squeeze(Xkn(3, k, :).*cos(Xkn(4, k, :))).*cos(tmpUfi),...5
232%                     Ce*Ca*squeeze(Xkn(1, k, :)).*sin(tmpUfi),...6
233%                     Ce*Cb*squeeze(Xkn(3, k, :).*sin(Xkn(4, k, :))).*sin(tmpUfi),...7
234%                     Ce*Cc*squeeze( (cos(tmpUfi)).^2 - (sin(tmpUfi)).^2 ).*tmpUamp,...8                   
235%                     tmpUamp];%9
236%             PsiPsiTInvPsi = (mPsi'*mPsi)\mPsi';             
237%             Kpi(:, k) = PsiPsiTInvPsi * (omega_t_stripe*ones(N, 1));         
238       end       
239    end
240   
241    %%%%%%%%%%%
242    toc
243%     keyboard
244    Kpi
245    Kpi_alfa
246    Kpi_beta
247    %vykresleni grafu
248                clf
249                subplot(3,4,3);                       
250                plot(1:K,omega_t_stripe*ones(1,K));
251               
252                Ukn = zeros(2, K, N);
253                for n = 1:N,
254                    Xkn(:, 1, n) = X0;
255                    Ykn(:, 1, n) = Y0;
256                    Pkn(:, :, 1, n) = P0;                   
257                    for k = 1:K-1,
258                       Ukn(:, k, n) = uPi(k, Xkn(:, k, n), Pkn(:, :, k, n));
259                       mRy = mC * Pkn(:, :, k, n) * mC' + mR;
260                       mKy = Pkn(:, :, k, n) * mC' / mRy;
261                       Xkn(:, k+1, n) = fceG(Xkn(:, k, n), Ukn(:, k, n)) - mKy * (Ykn(:, k, n) - fceH(Xkn(:, k, n))) + noise * sqrtm(mQ) * randn(4, 1);%+gauss sum s rozptylem odmocnina mQ
262                       Ykn(:, k+1, n) = round(Xkn(1:2, k+1, n) / deltaI) * deltaI; %X kopie do Y se vzorkovanim 0.085             
263                       mA(1, 3) = Cb * sin(Xkn(4, k, n));
264                       mA(1, 4) = Cb * Xkn(3, k, n) * cos(Xkn(4, k, n));
265                       mA(2, 3) = - Cb * cos(Xkn(4, k, n));
266                       mA(2, 4) = Cb * Xkn(3, k, n) * sin(Xkn(4, k, n));
267                       mA(3, 1) = - Ce * sin(Xkn(4, k, n));
268                       mA(3, 2) = Ce * cos(Xkn(4, k, n));
269                       mA(3, 4) = - Ce * (Xkn(2, k, n) * sin(Xkn(4, k, n)) + Xkn(1, k, n) * cos(Xkn(4, k, n)));
270                       Pkn(:, :, k+1, n) = mA * (Pkn(:, :, k, n) - Pkn(:, :, k, n) * mC' * inv(mRy) * mC * Pkn(:, :, k, n)) * mA' + mQ; 
271                    end
272                   
273                        hold all
274                        subplot(3,4,1);
275                        title('X:i_{\alpha}')
276                        plot(1:K,Xkn(1,:,n))
277                       
278                        hold all
279                        subplot(3,4,2);
280                        title('X:i_{\beta}')
281                        plot(1:K,Xkn(2,:,n))
282                       
283                        hold all
284                        subplot(3,4,3);
285                        title('X:\omega')
286                        plot(1:K,Xkn(3,:,n))
287                       
288                        hold all
289                        subplot(3,4,4);
290                        title('X:\theta')
291                        plot(1:K,Xkn(4,:,n))
292                       
293                        hold all
294                        subplot(3,4,5);
295                        title('Y:i_{\alpha}')
296                        plot(1:K,Ykn(1,:,n))
297                       
298                        hold all
299                        subplot(3,4,6);
300                        title('Y:i_{\beta}')
301                        plot(1:K,Ykn(2,:,n))
302                       
303                        hold all
304                        subplot(3,4,7);
305                        title('u_{\alpha}')
306                        plot(1:K,Ukn(1,:,n))
307                       
308                        hold all
309                        subplot(3,4,8);
310                        title('u_{\beta}')
311                        plot(1:K,Ukn(2,:,n))
312                       
313                        hold all
314                        subplot(3,4,9);
315                        title('P(1, 1)')
316                        plot(1:K,squeeze(Pkn(1, 1, :, n)))
317                       
318                        hold all
319                        subplot(3,4,10);
320                        title('P(2, 2)')
321                        plot(1:K,squeeze(Pkn(2, 2, :, n)))
322                       
323                        hold all
324                        subplot(3,4,11);
325                        title('P(3, 3)')
326                        plot(1:K,squeeze(Pkn(3, 3, :, n)))
327                       
328                        hold all
329                        subplot(3,4,12);
330                        title('P(4, 4)')
331                        plot(1:K,squeeze(Pkn(4, 4, :, n)))
332                end
333               
334                figure
335               
336                for n = 1:N,
337                    Xkn(:, 1, n) = X0;                                         
338                    for k = 1:K-1,
339                       Ukn(:, k, n) = uPi(k, Xkn(:, k, n), zeros(4));                       
340                       Xkn(:, k+1, n) = fceG(Xkn(:, k, n), Ukn(:, k, n)) + noise * sqrtm(mQ) * randn(4, 1);                         
341                    end
342                   
343                        hold all
344                        subplot(2,3,1);
345                        title('X:i_{\alpha}')
346                        plot(1:K,Xkn(1,:,n))
347                       
348                        hold all
349                        subplot(2,3,2);
350                        title('X:i_{\beta}')
351                        plot(1:K,Xkn(2,:,n))
352                       
353                        hold all
354                        subplot(2,3,3);
355                        title('X:\omega')
356                        plot(1:K,Xkn(3,:,n))
357                       
358                        hold all
359                        subplot(2,3,4);
360                        title('X:\theta')
361                        plot(1:K,Xkn(4,:,n))                       
362                       
363                        hold all
364                        subplot(2,3,5);
365                        title('u_{\alpha}')
366                        plot(1:K,Ukn(1,:,n))
367                       
368                        hold all
369                        subplot(2,3,6);
370                        title('u_{\beta}')
371                        plot(1:K,Ukn(2,:,n))         
372                       
373                end
374               
375    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
376    %pomocne funkce
377   
378    function [val_uPi] = uPi(k_uPi, x_uPi, p_uPi)
379        val_uPi = zeros(2, 1);
380        val_uPi(1) = Kpi_alfa(k_uPi);
381        val_uPi(2) = Kpi_beta(k_uPi);     
382%         val_uPi(1) = Kpi_alfa(1, k_uPi)*sin(x_uPi(4)) + Kpi_alfa(2, k_uPi)*cos(x_uPi(4)) + Kpi_alfa(3, k_uPi)*(sin(x_uPi(4)))^2 + Kpi_alfa(4, k_uPi)*(cos(x_uPi(4)))^2;
383%         val_uPi(2) = Kpi_beta(1, k_uPi)*sin(x_uPi(4)) + Kpi_beta(2, k_uPi)*cos(x_uPi(4)) + Kpi_beta(3, k_uPi)*(sin(x_uPi(4)))^2 + Kpi_beta(4, k_uPi)*(cos(x_uPi(4)))^2;
384%         tmpfi = x_uPi(4) + DELTAt*x_uPi(3);
385%         tmpw = ( omega_t_stripe - Cd*(Kpi(1, k_uPi)*Cd*x_uPi(3) + Kpi(2, k_uPi)*Ce*x_uPi(2)*cos(x_uPi(4)) - Kpi(3, k_uPi)*Ce*x_uPi(1)*sin(x_uPi(4)))...
386%                - Ce*( (Kpi(4, k_uPi)*Ca*x_uPi(2) - Kpi(5, k_uPi)*Cb*x_uPi(3)*cos(x_uPi(4)))*cos(tmpfi)...
387%                      -(Kpi(6, k_uPi)*Ca*x_uPi(1) + Kpi(7, k_uPi)*Cb*x_uPi(3)*sin(x_uPi(4)))*sin(tmpfi) ) ) /...
388%                (Kpi(8, k_uPi)*Ce*Cc*( (cos(tmpfi))^2 - (sin(tmpfi))^2 ) + Kpi(9, k_uPi));
389%           
390%         if(tmpw > cC1)
391%             tmpw = cC1;
392%         elseif(tmpw < - cC1)
393%             tmpw = -cC1;
394%         end
395%         val_uPi(1) = tmpw*sin(tmpfi);
396%         val_uPi(2) = tmpw*cos(tmpfi);
397    end
398 
399    function [val_ham] = Hamilt(u_ham)             
400               mRy = mC * Pkn(:, :, gka, gnu) * mC' + mR;
401               mKy = Pkn(:, :, gka, gnu) * mC' / mRy;
402               tXkn = fceG(Xkn(:, gka, gnu), u_ham) - mKy * (Ykn(:, gka, gnu) - fceH(Xkn(:, gka, gnu)));
403               mA(1, 3) = Cb * sin(Xkn(4, gka, gnu));
404               mA(1, 4) = Cb * Xkn(3, gka, gnu) * cos(Xkn(4, gka, gnu));
405               mA(2, 3) = - Cb * cos(Xkn(4, gka, gnu));
406               mA(2, 4) = Cb * Xkn(3, gka, gnu) * sin(Xkn(4, gka, gnu));
407               mA(3, 1) = - Ce * sin(Xkn(4, gka, gnu));
408               mA(3, 2) = Ce * cos(Xkn(4, gka, gnu));
409               mA(3, 4) = - Ce * (Xkn(2, gka, gnu) * sin(Xkn(4, gka, gnu)) + Xkn(1, gka, gnu) * cos(Xkn(4, gka, gnu)));
410               tPkn = mA * (Pkn(:, :, gka, gnu) - Pkn(:, :, gka, gnu) * mC' * inv(mRy) * mC * Pkn(:, :, gka, gnu)) * mA' + mQ;                 
411               tf = zeros(4,1);
412               tf(1:2) = tXkn(3:4);
413               tfpdiag = diag(tPkn);
414               tf(3:4) = tfpdiag(3:4);
415               
416%                loss = (tXkn(3) - omega_t_stripe)^2;
417%                loss = (Cd * Xkn(3, gka, gnu) + Ce * ((Ca * Xkn(2, gka, gnu) - Cb * Xkn(3, gka, gnu) * cos(Xkn(4, gka, gnu)) + Cc * u_ham(2)) * cos(Xkn(4, gka, gnu)) - (Ca * Xkn(1, gka, gnu) + Cb * Xkn(3, gka, gnu) * sin(Xkn(4, gka, gnu)) + Cc * u_ham(1)) * sin(Xkn(4, gka, gnu))) - omega_t_stripe)^2;
418%                if(gka == 1)
419%                  loss = (tXkn(3) - omega_t_stripe)^2;
420%                else
421%                  loss = (Cd * Xkn(3, gka, gnu) + Ce * ((Ca * Xkn(2, gka-1, gnu) - Cb * Xkn(3, gka-1, gnu) * cos(Xkn(4, gka-1, gnu)) + Cc * u_ham(2)) * cos(Xkn(4, gka, gnu)) - (Ca * Xkn(1, gka-1, gnu) + Cb * Xkn(3, gka-1, gnu) * sin(Xkn(4, gka-1, gnu)) + Cc * u_ham(1)) * sin(Xkn(4, gka, gnu))) - omega_t_stripe)^2; 
422%                end
423%                loss = (Cd * tXkn(3) + Ce * ((Ca * Xkn(2, gka, gnu) - Cb * Xkn(3, gka, gnu) * cos(Xkn(4, gka, gnu)) + Cc * u_ham(2)) * cos(tXkn(4)) - (Ca * Xkn(1, gka, gnu) + Cb * Xkn(3, gka, gnu) * sin(Xkn(4, gka, gnu)) + Cc * u_ham(1)) * sin(tXkn(4))) - omega_t_stripe)^2; 
424
425
426%                loss = loss + cPenPsi*(u_ham(1)^2 + u_ham(2)^2);
427               loss = ( Cd*(Cd*Xkn(3, gka, gnu)...
428                          + Ce*Xkn(2, gka, gnu)*cos(Xkn(4, gka, gnu))...
429                          - Ce*Xkn(1, gka, gnu)*sin(Xkn(4, gka, gnu)))...
430                      + Ce*( (Ca*Xkn(2, gka, gnu) - Cb*Xkn(3, gka, gnu)*cos(Xkn(4, gka, gnu)) )*cos(Xkn(4, gka, gnu)+DELTAt*Xkn(3, gka, gnu))...
431                            -(Ca*Xkn(1, gka, gnu) + Cb*Xkn(3, gka, gnu)*sin(Xkn(4, gka, gnu)) )*sin(Xkn(4, gka, gnu)+DELTAt*Xkn(3, gka, gnu)))...
432                      + Ce*Cc*u_ham(2)*cos(Xkn(4, gka, gnu)+DELTAt*Xkn(3, gka, gnu))...
433                      - Ce*Cc*u_ham(1)*sin(Xkn(4, gka, gnu)+DELTAt*Xkn(3, gka, gnu))...
434                      - omega_t_stripe )^2;
435               
436               val_ham = mag*(loss + tf' * Vtilde_dx(gka+1, Xkn(:, gka, gnu), Pkn(:, :, gka, gnu)) + 1/2 * trace(mQ * Vtilde_dx_dx(gka+1, Xkn(:, gka, gnu), Pkn(:, :, gka, gnu))));
437                                         
438    end
439
440    function [val_Vt] = Vtilde(k_Vt, x_Vt, p_Vt)
441        if(k_Vt == K)
442            val_Vt = h_bel;
443        else
444            Epsl = zeros(6, 1);           
445            Epsl(1:4) = x_Vt(1:4) - Xstripe(1:4, k_Vt);
446            tpdiag = diag(p_Vt ./ Pstripe(:, :, k)); 
447            Epsl(5:6) = tpdiag(3:4);               
448           
449            val_Vt = vectFi(Epsl)' * Wv(:,k_Vt);
450        end
451    end
452
453    function [val_Vt] = Vtilde_dx(k_Vt, x_Vt, p_Vt)
454        if(k_Vt == K)
455            val_Vt = h_beldx;
456        else
457             Epsl = zeros(6, 1);           
458             Epsl(1:4) = x_Vt(1:4) - Xstripe(1:4, k_Vt);
459             tpdiag = diag(p_Vt ./ Pstripe(:, :, k)); 
460             Epsl(5:6) = tpdiag(3:4);
461               
462            val_Vt = difFi(Epsl)' * Wv(:,k_Vt);
463        end
464    end
465
466    function [val_Fi] = vectFi(x_Fi)
467        val_Fi = [ ...
468                   1; ...                       %1                 
469                   x_Fi(3); ...
470%                    x_Fi(4); ...
471                   log(x_Fi(5)); ...            %ln Xi pro 5-8 tj diagonala matice Pt 4x4
472%                    log(x_Fi(6)); ...                                       
473                   x_Fi(3)^2; ...
474%                    x_Fi(3)*x_Fi(4); ...
475                   x_Fi(3)*log(x_Fi(5)); ...
476%                    x_Fi(3)*log(x_Fi(6)); ...                   
477%                    x_Fi(4)^2; ...
478%                    x_Fi(4)*log(x_Fi(5)); ...
479%                    x_Fi(4)*log(x_Fi(6)); ...
480                   log(x_Fi(5))^2;...
481%                    log(x_Fi(5))*log(x_Fi(6));...
482%                    log(x_Fi(6))^2
483                    ];
484    end
485
486    function [val_Fi] = matrixFi(x_Fi)
487        val_Fi = [ ...
488                   ones(1, N); ...                      %1           
489                   x_Fi(3, :); ...
490%            x_Fi(4, :); ...
491           log(x_Fi(5, :)); ...         %ln Xi pro 5-8 tj diagonala matice Pt 4x4
492%            log(x_Fi(6, :)); ...                                             
493           x_Fi(3, :).^2; ...
494%            x_Fi(3, :).*x_Fi(4, :); ...
495                   x_Fi(3, :).*log(x_Fi(5, :)); ...
496%            x_Fi(3, :).*log(x_Fi(6, :)); ...
497%            x_Fi(4, :).^2; ...
498%                  x_Fi(4, :).*log(x_Fi(5, :)); ...
499%            x_Fi(4, :).*log(x_Fi(6, :)); ... 
500           log(x_Fi(5, :)).^2;...
501%            log(x_Fi(5, :)).*log(x_Fi(6, :));...
502%            log(x_Fi(6, :)).^2
503            ];
504
505    end
506
507    function [val_Fi] = difFi(x_Fi)
508        val_Fi = [ ...
509                   0 0 0 0; ...                 %1                 
510                   1 0 0 0; ...         %2
511%                    0 1 0 0; ...%3
512                   0 0 1/(x_Fi(5)) 0; ... %4            %ln Xi pro 5-8 tj diagonala matice Pt 4x4
513%                    0 0 0 1/(x_Fi(6)); ...   %5                                     
514                   2*x_Fi(3) 0 0 0; ...%6
515%                    x_Fi(4) x_Fi(3) 0 0; ...%7
516                   log(x_Fi(5)) 0 x_Fi(3)/(x_Fi(5)) 0; ...%8
517%                    log(x_Fi(6)) 0 0 x_Fi(3)/(x_Fi(6)); ...  %9                 
518%                    0 2*x_Fi(4) 0 0; ...%10
519%                    0 log(x_Fi(5)) x_Fi(4)/(x_Fi(5)) 0; ...%11
520%                    0 log(x_Fi(6)) 0 x_Fi(4)/(x_Fi(6)); ... %12
521                   0 0 2*log(x_Fi(5))/(x_Fi(5)) 0;...%13
522%                    0 0 log(x_Fi(6))/(x_Fi(5)) log(x_Fi(5))/(x_Fi(6));...%14
523%                    0 0 0 2*log(x_Fi(6))/(x_Fi(6))
524                ];%15
525    end
526
527    function [valvt] = Vtilde_dx_dx(kin, x_Vt, p_Vt)
528        if(kin == K)
529           valvt = h_beldxdx;
530        else
531%            valvt = Wv(4, kin)*diag([0 0 -1/(p_Vt(3,3)^2) 0]) +...
532%                    Wv(5, kin)*diag([0 0 0 -1/(p_Vt(4,4)^2)]) +...
533%                    Wv(6, kin)*diag([2 0 0 0]) +...               
534%                    Wv(7, kin)*[0 1 0 0; 1 0 0 0; 0 0 0 0; 0 0 0 0] +...                   
535%                    Wv(8, kin)*[0 0 1/p_Vt(3,3) 0; 0 0 0 0; 1/p_Vt(3,3) 0 -x_Vt(3)/(p_Vt(3,3)^2) 0; 0 0 0 0] +...
536%                    Wv(9, kin)*[0 0 1/p_Vt(4,4) 0; 0 0 0 0; 0 0 0 0; 1/p_Vt(4,4) 0 0 -x_Vt(3)/(p_Vt(4,4)^2)] +...                   
537%                    Wv(10, kin)*diag([0 2 0 0]) +...
538%                    Wv(11, kin)*[0 0 0 0; 0 0 1/p_Vt(3,3) 0; 0 1/p_Vt(3,3) -x_Vt(4)/(p_Vt(3,3)^2) 0; 0 0 0 0] +...
539%                    Wv(12, kin)*[0 0 0 0; 0 0 0 1/p_Vt(4,4); 0 0 0 0; 0 1/p_Vt(4,4) 0 -x_Vt(4)/(p_Vt(4,4)^2)] +...                   
540%                    Wv(13, kin)*[0 0 0 0; 0 0 0 0; 0 0 2*(1-log(p_Vt(3,3)))/(p_Vt(3,3)^2) 0; 0 0 0 0] +...                   
541%                    Wv(14, kin)*[0 0 0 0; 0 0 0 0; 0 0 -log(p_Vt(4,4))/(p_Vt(3,3)^2) 1/(p_Vt(4,4))/(p_Vt(3,3)); 0 0 1/(p_Vt(4,4))/(p_Vt(3,3)) -log(p_Vt(3,3))/(p_Vt(4,4)^2)] +...                       
542%                    Wv(15, kin)*[0 0 0 0; 0 0 0 0; 0 0 0 0; 0 0 0 2*(1-log(p_Vt(4,4)))/(p_Vt(4,4)^2)];
543          valvt = Wv(3, kin)*diag([0 0 0 -1/(p_Vt(3,3)^2)]) +...%                                   
544                   Wv(4, kin)*diag([2 0 0 0]) +...                   
545                   Wv(5, kin)*[0 0 1/p_Vt(3,3) 0; 0 0 0 0; 1/p_Vt(3,3) 0 -x_Vt(3)/(p_Vt(3,3)^2) 0; 0 0 0 0] +...                                 
546                   Wv(6, kin)*[0 0 0 0; 0 0 0 0; 0 0 2*(1-log(p_Vt(3,3)))/(p_Vt(3,3)^2) 0; 0 0 0 0];
547        end
548    end
549       
550    function [c, ceq, GC, GCeq] = Cond2(x)
551        c = x(1)*x(1) + x(2)*x(2) - cC1^2;
552    ceq = [];
553    GC = [2*x(1); 2*x(2)];
554        GCeq = [];
555    end
556
557    function [x_ret] = fceG(x_in, u_in)
558        x_ret = zeros(4, 1);
559        x_ret(1) = Ca * x_in(1) + Cb * x_in(3) * sin(x_in(4)) + Cc * u_in(1);
560        x_ret(2) = Ca * x_in(2) - Cb * x_in(3) * cos(x_in(4)) + Cc * u_in(2);
561        x_ret(3) = Cd * x_in(3) + Ce * (x_in(2) * cos(x_in(4)) - x_in(1) * sin(x_in(4)));
562        x_ret(4) = x_in(4) + x_in(3) * DELTAt;
563    end
564
565    function [y_ret] = fceH(x_in)
566        y_ret = zeros(2, 1);
567        y_ret(1) = x_in(1);
568        y_ret(2) = x_in(2);
569    end
570
571    function [Uopt_ret, Hmin_ret] = minimum(xin)
572       w = (Cd*(Cd*xin(3) + Ce*(xin(2)*cos(xin(4) - xin(1)*sin(xin(4))))) - omega_t_stripe +...
573           Ce*((Ca*xin(2)-Cb*xin(3)*cos(xin(4)))*cos(xin(4)+DELTAt*xin(3))-(Ca*xin(1)+Cb*xin(3)*sin(xin(4)))*sin(xin(4)+DELTAt*xin(3)))) / ...
574           (Ce*Cc*(sin(xin(4)*sin(xin(4)+DELTAt*xin(3))) - cos(xin(4)*cos(xin(4)+DELTAt*xin(3)))));
575       if(w > cC1)
576            w = cC1;
577       elseif(w < - cC1)
578            w = -cC1;
579       end
580       Uopt_ret(1) = w*sin(xin(4));
581       Uopt_ret(2) = w*cos(xin(4));
582       Hmin_ret = Hamilt(Uopt_ret);
583    end
584
585end
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