| 1 | function [loss] = main_lq4(T, ref_profile, theta0, simulator, graf, inddq) | 
|---|
| 2 |     % main - hlavni skript >>>>>>>PLNY STAV<<<<<<< | 
|---|
| 3 |     % clear all; | 
|---|
| 4 |     % oznaceni: s ... system | 
|---|
| 5 |     %           k ... kalman (EKF) | 
|---|
| 6 |     %           l ... rizeni (LQR) | 
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| 7 |  | 
|---|
| 8 |     %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% | 
|---|
| 9 |     %%%%%pouziti SIMULATORU | 
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| 10 | %     simulator = 1; | 
|---|
| 11 |     % simulator = 0; | 
|---|
| 12 |  | 
|---|
| 13 |     if((simulator == 1)||(simulator == 10)) | 
|---|
| 14 |         sim_param = pmsm_sim; | 
|---|
| 15 |     %     sim_param(9) = 0; %vypne dead-time | 
|---|
| 16 |         pmsm_sim(sim_param); | 
|---|
| 17 |     end | 
|---|
| 18 |     %%%%% | 
|---|
| 19 |     %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% | 
|---|
| 20 |  | 
|---|
| 21 |     % KONSTANTY | 
|---|
| 22 | %     T = 120000; %horizont | 
|---|
| 23 |     % T = 40000; | 
|---|
| 24 |     dt = 0.000125; %casovy krok | 
|---|
| 25 |  | 
|---|
| 26 |     % Rs = 0.28; | 
|---|
| 27 |     % Ls = 0.003465; | 
|---|
| 28 |     % psipm = 0.1989; | 
|---|
| 29 |     % B = 0;     | 
|---|
| 30 |     % kp = 1.5; | 
|---|
| 31 |     % pp = 4.0; | 
|---|
| 32 |     % J = 0.04; | 
|---|
| 33 |  | 
|---|
| 34 |     % Lq = 1.05*Ls; | 
|---|
| 35 |     % Ld = 0.95*Ls; | 
|---|
| 36 |  | 
|---|
| 37 | %     a = 0.9898; | 
|---|
| 38 | %     b = 0.0072; | 
|---|
| 39 |     c = 0.0361; | 
|---|
| 40 | %     d = 1.0; | 
|---|
| 41 | %     e = 0.0149; | 
|---|
| 42 |  | 
|---|
| 43 |     % ref_profile = [0, -1, 3, 6, 9, 6, 3, 0, 0, 0, 0, 0, 0,-3, -6, -3];%/9*200; | 
|---|
| 44 |     % ref_profile = [0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]; | 
|---|
| 45 | %     ref_profile = [0, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 1, -1, 0]; | 
|---|
| 46 |     % ref_profile = [1, 10, 50, 200, 200, 30, 0, 0, -1, -10, -50, -200, -200, -30, 0]; | 
|---|
| 47 |     % ref_profile = [20, 20, 20, 50, 50, 50, -10, -10, -10, 0, 0, 0, 20, 20, 20]; | 
|---|
| 48 |  | 
|---|
| 49 |     %kovariance EKF na stavu, ktery vytvari hyperstav | 
|---|
| 50 |     % Q_k = diag([0.001, 0.00001]); | 
|---|
| 51 |     % R_k = diag([0.015, 0.015]); | 
|---|
| 52 |     Q_k = diag([0.1, 0.1, 0.01, 0.0001]); | 
|---|
| 53 |     R_k = diag([0.05, 0.05]); | 
|---|
| 54 |  | 
|---|
| 55 |     %kovariance EKF na hyperstavu | 
|---|
| 56 |     % Qh_k = diag([0.001, 0.00001, 0.00001, 0.00001, 0.00001]); | 
|---|
| 57 |     % Rh_k = diag([0.015, 0.015]); | 
|---|
| 58 |     Qh_k = 0.1*eye(14); | 
|---|
| 59 |     Qh_k(1:4,1:4) = diag([0.1, 0.1, 0.01, 0.0001]); | 
|---|
| 60 |     Rh_k = diag([0.05, 0.05]); | 
|---|
| 61 |  | 
|---|
| 62 |     %hodnoty sumu v systemu | 
|---|
| 63 |     nQ = diag([0.0013, 0.0013, 5.0e-6, 1.0e-10]); | 
|---|
| 64 |     nR = diag([0.0006, 0.0006]); | 
|---|
| 65 |  | 
|---|
| 66 |     iter_l = 10;% pocet iteraci ve vypoctu rizeni | 
|---|
| 67 |  | 
|---|
| 68 |     B_l = zeros(15,2); | 
|---|
| 69 |     B_l(1,1) = c; | 
|---|
| 70 |     B_l(2,2) = c; | 
|---|
| 71 |  | 
|---|
| 72 |     Q_l = zeros(15); | 
|---|
| 73 |     Q_l(3,3) = 1; %ome | 
|---|
| 74 |     Q_l(10,10) = 1; %Var ome | 
|---|
| 75 | %     Q_l(14,14) = 1; %Var the | 
|---|
| 76 |     %           o t Po Pot Pt | 
|---|
| 77 |     % Q_l = diag([1 0 1 0 0 0]); % asi spravne z teoretickeho hlediska | 
|---|
| 78 |     % Q_l = diag([1 0 1 0 1 0]); | 
|---|
| 79 |     % Q_l = diag([1 0 0 0 0 0]); | 
|---|
| 80 |     r = 0.0001; | 
|---|
| 81 |     R_l = diag([r, r]); | 
|---|
| 82 |  | 
|---|
| 83 |  | 
|---|
| 84 |  | 
|---|
| 85 |     % PROMENNE | 
|---|
| 86 |     x_s = zeros(4,T); %stav | 
|---|
| 87 |     y_s = zeros(2,T); %mereni | 
|---|
| 88 |     x_k = zeros(14,T); %odhad hyperstavu | 
|---|
| 89 | %     P_k = zeros(14); %kovariance hyperstavu | 
|---|
| 90 |     u_l = zeros(2,T); %rizeni | 
|---|
| 91 | %     S_l = zeros(15); %jadro ztraty | 
|---|
| 92 | %     pre_k = zeros(10,1); %predikce stavu | 
|---|
| 93 |  | 
|---|
| 94 |  | 
|---|
| 95 |     % POCATECNI HODNOTY | 
|---|
| 96 |     noise = 1; %prepinac sumu | 
|---|
| 97 |     % noise = 0; | 
|---|
| 98 |  | 
|---|
| 99 | %     theta0 = 0;%1.5;%1.7; %pocatecni poloha | 
|---|
| 100 |     % Ps0 = eye(4); %odhad pocatecni kovariance stavu (apriorni) | 
|---|
| 101 |     Pk0 = eye(14); %pocatecni kovariance hyperstavu | 
|---|
| 102 |     ST = eye(15); %koncova ztrata | 
|---|
| 103 |  | 
|---|
| 104 |  | 
|---|
| 105 |     % INICIALIZACE | 
|---|
| 106 |     x_k(4,1) = theta0; | 
|---|
| 107 |  | 
|---|
| 108 |     %Ps0 = eye | 
|---|
| 109 |     x_k(5,1) = 1; | 
|---|
| 110 |     x_k(7,1) = 1; | 
|---|
| 111 |     x_k(11,1) = 1; | 
|---|
| 112 |     x_k(14,1) = 1; | 
|---|
| 113 |  | 
|---|
| 114 |     P_k = Pk0; | 
|---|
| 115 |     S_l = ST; | 
|---|
| 116 |  | 
|---|
| 117 |     ref_ome = zeros(1, T);   | 
|---|
| 118 |         for k = 1:T, | 
|---|
| 119 |                index = floor(k*dt); | 
|---|
| 120 |                if(index>0) | 
|---|
| 121 |                    lower = ref_profile(index); | 
|---|
| 122 |                else | 
|---|
| 123 |                    lower = 0; | 
|---|
| 124 |                end | 
|---|
| 125 |                if(index<T*dt) | 
|---|
| 126 |                    upper = ref_profile(index+1); | 
|---|
| 127 |                else | 
|---|
| 128 |                    upper = 0; | 
|---|
| 129 |                end | 
|---|
| 130 |                ref_ome(k) = lower + (upper-lower)*dt*(k-index/dt); | 
|---|
| 131 |         end | 
|---|
| 132 |  | 
|---|
| 133 |     % Derivace pro prvni EKF  | 
|---|
| 134 |     [A_k, C_k, pre_k, A_l] = assembDeriv4(x_k(:,1), u_l(:,1), x_k(:,1), Q_k, R_k, 0, inddq); | 
|---|
| 135 |  | 
|---|
| 136 |     % HLAVNI SMYCKA | 
|---|
| 137 |     for t = 1:T-1, | 
|---|
| 138 |         % EKF          | 
|---|
| 139 |         [x_k(:,t+1), P_k] = extKF4(x_k(:,t), y_s(:,t), u_l(:,t), pre_k, A_k, C_k, P_k, Qh_k, Rh_k); | 
|---|
| 140 |     %     x_k(1:4,t+1) = x_s(:,t); %cidlo | 
|---|
| 141 |  | 
|---|
| 142 |         % Derivace | 
|---|
| 143 |         [A_k, C_k, pre_k, A_l] = assembDeriv4(x_k(:,t+1), u_l(:,t), x_k(:,t+1), Q_k, R_k, ref_ome(t), inddq); | 
|---|
| 144 |  | 
|---|
| 145 |         % LQ  | 
|---|
| 146 |         %!!! upraveno na QR verzi - tj. parametry jsou odmocniny | 
|---|
| 147 |         [u_l(:,t+1), S_l] = ctrlLQ4(x_k(:,t+1), ref_ome(t), A_l, B_l, sqrtm(ST), Q_l, sqrtm(R_l), iter_l); | 
|---|
| 148 |  | 
|---|
| 149 |         if u_l(1,t+1) > 100 | 
|---|
| 150 |             u_l(1,t+1) = 100; | 
|---|
| 151 |         elseif u_l(1,t+1) < -100 | 
|---|
| 152 |             u_l(1,t+1) = -100; | 
|---|
| 153 |         end | 
|---|
| 154 |         if u_l(2,t+1) > 100 | 
|---|
| 155 |             u_l(2,t+1) = 100; | 
|---|
| 156 |         elseif u_l(2,t+1) < -100 | 
|---|
| 157 |             u_l(2,t+1) = -100; | 
|---|
| 158 |         end | 
|---|
| 159 |  | 
|---|
| 160 |         % Vyvoj systemu | 
|---|
| 161 |         [x_s(:,t+1), y_s(:,t+1)] = evolSys(x_s(:,t), u_l(:,t+1), nQ, nR, noise, simulator); | 
|---|
| 162 |     end | 
|---|
| 163 |  | 
|---|
| 164 |     if(graf == 1) | 
|---|
| 165 |         %vykresleni | 
|---|
| 166 |         cas = (1:T)*dt; | 
|---|
| 167 |         figure; | 
|---|
| 168 |         subplot(2,1,1); | 
|---|
| 169 |         plot(cas,x_k(3,:),cas,x_s(3,:),cas,ref_ome); | 
|---|
| 170 |         title('Prubeh otacek v case'); | 
|---|
| 171 |         xlabel('cas [s]'); | 
|---|
| 172 |         ylabel('otacky [rad/s]'); | 
|---|
| 173 |         legend('odhad','skutecne','pozadovane'); | 
|---|
| 174 |         subplot(2,1,2); | 
|---|
| 175 |         plot(cas,atan2(sin(x_k(4,:)),cos(x_k(4,:))),cas,atan2(sin(x_s(4,:)),cos(x_s(4,:)))); | 
|---|
| 176 |         title('Prubeh polohy v case'); | 
|---|
| 177 |         xlabel('cas [s]'); | 
|---|
| 178 |         ylabel('poloha [rad]'); | 
|---|
| 179 |  | 
|---|
| 180 |         figure; | 
|---|
| 181 |         plot(cas,x_s(3,:)-ref_ome); | 
|---|
| 182 |         title('Prubeh chyby (skutecne - pozadovane otacky v case)'); | 
|---|
| 183 |         xlabel('cas [s]'); | 
|---|
| 184 |         ylabel('chyba [rad/s]'); | 
|---|
| 185 |     end | 
|---|
| 186 |      | 
|---|
| 187 |     loss = sum((x_s(3,:)-ref_ome).^2); | 
|---|
| 188 | end | 
|---|