root/applications/dual/vahala/pcrb/fpcrb2.m @ 1453

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pridani slozky pcrb s cramer-rao mezi

Line 
1function [var_ome, var_th] = fpcrb2(model, control, amp, injom, Q, R, T, ref_profile, Q0)
2    %function for computing PCRB of PMSM model
3       
4
5    %   machine parameters
6    Rs = 0.28;
7    Ls = 0.003465;
8    psipm = 0.1989;
9    B = 0;   
10    kp = 1.5;
11    pp = 4.0;
12    J = 0.04;
13
14    dt = 0.000125;
15
16    Lq = 1.0*Ls;
17    Ld = 0.9*Ls;
18
19    %aliases
20    kpp = kp*pp*pp;
21    kppj = kpp/J;
22    psi = psipm;
23
24    a = 0.9898;
25    b = 0.0072;
26    c = 0.0361;
27    d = 1.0;
28    e = 0.0149;   
29
30    %reference signal
31    ref_ome = zeros(1, T); 
32    for k = 1:T,
33           index = floor(k*dt);
34           if(index>0)
35               lower = ref_profile(index);
36           else
37               lower = 0;
38           end
39           if(index<T*dt)
40               upper = ref_profile(index+1);
41           else
42               upper = 0;
43           end
44           ref_ome(k) = lower + (upper-lower)*dt*(k-index/dt);
45    end
46
47
48
49    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
50    %   system variables
51
52    %system state and control
53    x_sys = zeros(4, T);     
54    u_dq = zeros(2, T);
55
56    %covariance alternatives
57    Q4 = Q;
58    Q2 = Q4(3:4,3:4);
59    iQ4 = inv(Q4); 
60    iQ2 = inv(Q2);
61    iR = inv(R);
62   
63
64    %PCRB J matrices
65    if(model(1) == 1)
66        iJn1 = zeros(2,T);
67        Jj1 = inv(Q0);
68    end
69    if(model(2) == 1)
70        iJn2 = zeros(2,T);
71        Jj2 = inv(Q0);
72    end
73    if(model(3) == 1)
74        iJn3 = zeros(2,T);
75        Jj3 = inv(Q0(3:4,3:4));
76    end
77    if(model(4) == 1)
78        iJn4 = zeros(2,T);
79        Jj4 = inv(Q0(3:4,3:4));
80    end
81   
82   
83
84    %PI control
85    sum_iq = 0;
86    sum_ud = 0;
87    sum_uq = 0;
88    kon_pi = 30.0;
89    kon_ii = 0.0;
90    kon_pu = 20.0;
91    kon_iu = 0.0;
92
93    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
94    %   init
95
96    % measurement function derivatives
97    C4 = zeros(2,4);
98    C4(1,1) = 1.0;
99    C4(2,2) = 1.0;
100
101    % system function derivatives
102        %alpha-beta, equal Ls
103    A14 = zeros(4);
104    A14(1,1) = a;
105    A14(2,2) = a;
106    A14(3,3) = d;
107    A14(4,3) = dt;
108    A14(4,4) = 1.0;       
109
110    % new figure             
111%     figure;
112
113    %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
114    %   main loop
115
116    for t = 1:T-1,
117        %aliases
118        ial = x_sys(1, t);
119        ibe = x_sys(2, t);
120        ome = x_sys(3, t);
121        the = x_sys(4, t);
122
123        ia = ial;
124        ib = ibe;
125
126        id = ial*cos(the) + ibe*sin(the);
127        iq = ibe*cos(the) - ial*sin(the);
128        %PCRB models
129        if(model(1) == 1) %al-be/Ls
130            A14(1,3) = b*sin(the);
131            A14(1,4) = b*ome*cos(the);
132            A14(2,3) = -b*cos(the);
133            A14(2,4) = b*ome*sin(the);
134            A14(3,1) = -e*sin(the);
135            A14(3,2) = e*cos(the);
136            A14(3,4) = -e*(ial*cos(the)+ibe*sin(the));
137
138            D11 = A14'*iQ4*A14;
139            D12 = -A14'*iQ4;
140            D21 = D12';
141            D22 = iQ4 + C4'*iR*C4;
142
143            Jj1 = D22 - D21/(Jj1 + D11)*D12;
144            tmp = inv(Jj1);       
145            iJn1(1,t) = tmp(3,3);
146            iJn1(2,t) = tmp(4,4);
147        end       
148        if(model(2) == 1) %al-be/Ldq       
149            A70 = [[ (Lq - Rs*dt*sin(the)^2)/Lq - (dt*ome*sin(the)*Lq^2*cos(the) + Rs*dt*Lq*cos(the)^2)/(Ld*Lq) + (Ld*dt*ome*cos(the)*sin(the))/Lq,                                       (dt*(Ld - Lq)*(- Lq*ome*cos(the)^2 + Rs*cos(the)*sin(the) + Ld*ome*sin(the)^2))/(Ld*Lq),    dt*cos(the)*(ia*sin(the) - ib*cos(the) + (Lq*(ib*cos(the) - ia*sin(the)))/Ld) + dt*sin(the)*(psi/Lq - ia*cos(the) - ib*sin(the) + (Ld*(ia*cos(the) + ib*sin(the)))/Lq),                                               (dt*(ome*psi*cos(the) + Rs*ib*cos(2*the) - Rs*ia*sin(2*the)))/Lq + (Ld*dt*(ia*ome*cos(2*the) + ib*ome*sin(2*the)))/Lq - (dt*(Lq^2*ia*ome*cos(2*the) + Lq^2*ib*ome*sin(2*the) + Lq*Rs*ib*cos(2*the) - Lq*Rs*ia*sin(2*the)))/(Ld*Lq)];...
150                    [                                       (dt*(Ld - Lq)*(- Ld*ome*cos(the)^2 + Rs*cos(the)*sin(the) + Lq*ome*sin(the)^2))/(Ld*Lq), (Lq - Rs*dt*cos(the)^2)/Lq - (Lq*Rs*dt*sin(the)^2 - Lq^2*dt*ome*cos(the)*sin(the))/(Ld*Lq) - (Ld*dt*ome*cos(the)*sin(the))/Lq, (dt*(Lq*ia - psi*cos(the)))/Lq + (dt*((Lq^2*ia*cos(2*the))/2 - (Lq^2*ia)/2 + (Lq^2*ib*sin(2*the))/2))/(Ld*Lq) - (Ld*dt*(ia/2 + (ia*cos(2*the))/2 + (ib*sin(2*the))/2))/Lq, (dt*ome*psi*sin(the) - Rs*dt*ia*(2*sin(the)^2 - 1) + Rs*dt*ib*sin(2*the))/Lq + (Ld*(dt*ib*ome*(2*sin(the)^2 - 1) + dt*ia*ome*sin(2*the)))/Lq - (Lq*Rs*dt*ib*sin(2*the) + Lq^2*dt*ib*ome*(2*sin(the)^2 - 1) + Lq^2*dt*ia*ome*sin(2*the) - Lq*Rs*dt*ia*(2*sin(the)^2 - 1))/(Ld*Lq)];...
151                    [     -dt*kppj*(psi*sin(the) - cos(the)*(Ld - Lq)*(ib*cos(the) - ia*sin(the)) + sin(the)*(Ld - Lq)*(ia*cos(the) + ib*sin(the))),      dt*kppj*(psi*cos(the) + cos(the)*(Ld - Lq)*(ia*cos(the) + ib*sin(the)) + sin(the)*(Ld - Lq)*(ib*cos(the) - ia*sin(the))),                                                                                                                                                                         1.0,                                                                                                                                                   -dt*kppj*(psi*(ia*cos(the) + ib*sin(the)) + (Ld - Lq)*(ia*cos(the) + ib*sin(the))^2 - (Ld - Lq)*(ib*cos(the) - ia*sin(the))^2)];...
152                    [                                                                                                                             0.0,                                                                                                                             0.0,                                                                                                                                                                        dt,                                                                                                                                                                                                                                                                                1.0]];
153
154            D11 = A70'*iQ4*A70;
155            D12 = -A70'*iQ4;
156            D21 = D12';
157            D22 = iQ4 + C4'*iR*C4;
158
159            Jj2 = D22 - D21/(Jj2 + D11)*D12;
160            tmp = inv(Jj2);       
161            iJn2(1,t) = tmp(3,3);
162            iJn2(2,t) = tmp(4,4);       
163        end
164        if(model(3) == 1) %reduced al-be/Ls
165            A3 = [d, -e*(ibe*sin(the)+ial*cos(the)); dt, 1];
166           
167            D11 = A3'*iQ2*A3;
168            D12 = -A3'*iQ2;
169            D21 = D12';
170            D22 = iQ2 + [b^2, 0; 0, b^2*(ome^2 + Q4(3,3))]*iR;
171%             D22 = iQ2 + [b^2, 0; 0, b^2*(ome^2)]*iR;
172%             tmp = inv(Jj3);
173%             D22 = iQ2 + [b^2, 0; 0, b^2*(ome^2 + tmp(1,1))]*iR;
174% tady nahore to dela extremni rozdil
175           
176           
177            Jj3 = D22 - D21/(Jj3 + D11)*D12;
178            tmp = inv(Jj3);       
179            iJn3(1,t) = tmp(1,1);
180            iJn3(2,t) = tmp(2,2);
181        end 
182        if(model(4) == 1) %reduced al-be/Ldq
183            A3 = [d, -dt*kppj*(psi*(ia*cos(the) + ib*sin(the)) + (Ld - Lq)*(ia*cos(the) + ib*sin(the))^2 - (Ld - Lq)*(ib*cos(the) - ia*sin(the))^2); dt, 1.0];
184           
185            D11 = A3'*iQ2*A3;
186            D12 = -A3'*iQ2;
187            D21 = D12';
188            D22 = iQ2 + [b^2, 0; 0, b^2*(ome^2 + Q4(3,3))]*iR;
189%             D22 = iQ2 + [b^2, 0; 0, b^2*(ome^2)]*iR;
190%             tmp = inv(Jj3);
191%             D22 = iQ2 + [b^2, 0; 0, b^2*(ome^2 + tmp(1,1))]*iR;
192% tady nahore to dela extremni rozdil
193           
194           
195            Jj4 = D22 - D21/(Jj4 + D11)*D12;
196            tmp = inv(Jj4);       
197            iJn4(1,t) = tmp(1,1);
198            iJn4(2,t) = tmp(2,2);
199        end
200
201        %control & simulation
202        if(control == 1) %ome = ref_ome, the = integral(ome), ial=ibe=0
203            x_sys(1, t+1) = 0;
204            x_sys(2, t+1) = 0;
205            x_sys(3, t+1) = ref_ome(t);
206            x_sys(4, t+1) = the + dt*ome;
207        else
208            if(control == 6) %rnd. err. ref_ome
209               ref_ome(t) = ref_ome(t) + amp*randn();
210            end
211
212            %PI (only PI for control == 2)       
213            sum_iq = sum_iq + ref_ome(t) - ome;
214            ref_iq = kon_pi*(ref_ome(t) - ome) + kon_ii*sum_iq;
215            sum_ud = sum_ud - id;
216            u_dq(1, t) = kon_pu*(-id) + kon_iu*sum_ud;
217            sum_uq = sum_uq + ref_iq - iq;
218            u_dq(2, t) = kon_pu*(ref_iq - iq) + kon_iu*sum_uq;
219            u_dq(1, t) = u_dq(1, t) - Ls*ome*ref_iq;
220            u_dq(2, t) = u_dq(2, t) + psipm*ome;       
221
222            if(control == 3) %inj. sin -> dq
223                u_dq(1,t) = u_dq(1,t) + amp*sin(injom*dt*t);
224                u_dq(2,t) = u_dq(2,t) + amp*cos(injom*dt*t);
225            elseif(control == 4) %inj. rect. -> dq
226                u_dq(1,t) = u_dq(1,t) + amp*sign(sin(injom*dt*t));
227                u_dq(2,t) = u_dq(2,t) + amp*sign(cos(injom*dt*t));
228            elseif(control == 5) %inj. const. -> d
229    %             u_dq(1,t) = 0.1*Ld/dt - (1.0*Ld/dt - Rs)*id - Lq*ome*iq;
230                u_dq(1,t) = amp;           
231            elseif(control == 9) %bic. sign. ome           
232                u_dq(1,t) = u_dq(1,t) - amp*sign(ome);
233                u_dq(2,t) = u_dq(2,t) + amp*sign(ome);
234            end
235
236            ual = u_dq(1,t)*cos(the) - u_dq(2,t)*sin(the);
237            ube = u_dq(1,t)*sin(the) + u_dq(2,t)*cos(the);
238
239            if(control == 7) %inj. sin -> al-be
240                ual = ual + amp*cos(injom*dt*t);
241                ube = ube + amp*sin(injom*dt*t);
242            elseif(control == 8) %inj. rect. -> al-be
243                ual = ual + amp*sign(cos(injom*dt*t));
244                ube = ube + amp*sign(sin(injom*dt*t));       
245            elseif((control == 10)&&(rand() > (1/5))) %bic rnd. 5
246                duab = sign(rand(2,1)-0.5)*amp;
247                ual = ual + duab(1);
248                ube = ube + duab(2);
249            end
250
251            ud = ual*cos(the) + ube*sin(the);
252            uq = ube*cos(the) - ual*sin(the);
253
254            %simulation model Ldq
255            idpl = (1.0 - Rs*dt/Ld)*id + Lq*dt/Ld*ome*iq + dt/Ld*ud;
256            iqpl = (1.0 - Rs*dt/Lq)*iq - psipm*dt/Lq*ome - Ld*dt/Lq*ome*id + dt/Lq*uq;
257
258            x_sys(1, t+1) = idpl*cos(the) - iqpl*sin(the);
259            x_sys(2, t+1) = idpl*sin(the) + iqpl*cos(the);
260            x_sys(3, t+1) = (1.0-B*dt/J)*ome + kp*pp*pp*dt/J*((Ld-Lq)*id*iq + psipm*iq);
261            x_sys(4, t+1) = the + dt*ome;
262        end
263
264    end
265
266    ssz = sum(model);
267    var_ome = zeros(T,ssz);
268    var_th = zeros(T,ssz);   
269    ind = 1;
270    if(model(1) == 1)
271        var_ome(:,ind) = iJn1(1,:);
272        var_th(:,ind) = iJn1(2,:);   
273        ind = ind+1;
274    end
275    if(model(2) == 1)
276        var_ome(:,ind) = iJn2(1,:);
277        var_th(:,ind) = iJn2(2,:);
278        ind = ind+1;
279    end   
280    if(model(3) == 1)
281        var_ome(:,ind) = iJn3(1,:);
282        var_th(:,ind) = iJn3(2,:);
283        ind = ind+1;
284    end
285    if(model(4) == 1)
286        var_ome(:,ind) = iJn4(1,:);
287        var_th(:,ind) = iJn4(2,:);
288        ind = ind+1;
289    end
290end
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