root/applications/pmsm/pmsmDS.h @ 342

Revision 342, 5.4 kB (checked in by smidl, 15 years ago)

Barcelona

  • Property svn:eol-style set to native
Line 
1/*!
2  \file
3  \brief DataSource for experiments with realistic simulator of the PMSM model
4  \author Vaclav Smidl.
5
6  -----------------------------------
7  BDM++ - C++ library for Bayesian Decision Making under Uncertainty
8
9  Using IT++ for numerical operations
10  -----------------------------------
11*/
12
13#include <stat/loggers.h>
14#include <estim/libKF.h>
15#include "simulator.h"
16#include "pmsm.h"
17
18//! Simulator of PMSM machine with predefined profile on omega
19class pmsmDS : public DS {
20
21protected:
22        //! indeces of logged variables
23        int L_x, L_ou, L_oy, L_iu, L_optu;
24        //! Setpoints of omega in timespans given by dt_prof
25        vec profileWw;
26        //! Setpoints of Mz in timespans given by dt_prof
27        vec profileMz;
28        //! time-step for profiles
29        double dt_prof;
30        //! Number of miliseconds per discrete time step
31        int Dt;
32        //! options for logging, - log predictions of 'true' voltage
33        bool opt_modu;
34        //! options for logging, -
35public:
36        //! Constructor with fixed sampling period
37        pmsmDS ()   {Dt=125; Drv=RV ( "{o_ua o_ub o_ia o_ib t_ua t_ub o_om o_th Mz }" );}
38        void set_parameters ( double Rs0, double Ls0, double Fmag0, double Bf0, double p0, double kp0, double J0, double Uc0, double DT0, double dt0 ) {
39                pmsmsim_set_parameters ( Rs0, Ls0, Fmag0, Bf0, p0, kp0, J0, Uc0, DT0, dt0 );
40        }
41        //! parse options: "modelu" => opt_modu=true;
42        void set_options ( string &opt ) {
43                opt_modu = ( opt.find ( "modelu" ) !=string::npos );
44        }
45        void getdata ( vec &dt ) {dt.set_subvector(0,vec ( KalmanObs,6 ));dt(6)=x[2];dt(7)=x[3];dt(8)=x[8];}
46        void write ( vec &ut ) {}
47
48        void step() {
49                static int ind=0;
50                static double dW; // increase of W
51                static double Ww; // W
52                static double Mz; // W
53                if ( t>=dt_prof*ind ) {
54                        ind++;
55                        // check omega profile and set dW
56                        if ( ind<profileWw.length() ) {
57                                //linear increase
58                                if ( profileWw.length() ==1 ) {
59                                        Ww=profileWw ( 0 ); dW=0.0;
60                                }
61                                else {
62                                        dW = profileWw ( ind )-profileWw ( ind-1 );
63                                        dW *=125e-6/dt_prof;
64                                }
65                        }
66                        else {
67                                dW = 0;
68                        }
69                        // Check Mz profile and set Mz
70                        if ( ind<profileMz.length() ) {
71                                //sudden increase
72                                Mz = profileMz(ind);
73                        }
74                        else {
75                                Mz = 0;
76                        }
77                }
78                Ww += dW;
79                //Simulate Dt seconds!
80                for ( int i=0;i<Dt;i++ ) {      pmsmsim_step ( Ww , Mz);}
81//              for ( int i=0;i<Dt;i++ ) {      pmsmsim_noreg_step ( Ww , Mz);}
82               
83                //discretization
84                double ustep=1.2;
85                KalmanObs [ 0 ] = ustep*itpp::round( KalmanObs [ 0 ]/ ustep) ;
86                KalmanObs [ 1 ] = ustep*itpp::round(KalmanObs [ 1 ]/ ustep);
87                double istep=0.085;
88                KalmanObs [ 2 ] = istep*itpp::round( KalmanObs [ 2 ]/ istep) ;
89                KalmanObs [ 3 ] = istep*itpp::round(KalmanObs [ 3 ]/ istep);
90
91        };
92
93        void log_add ( logger &L ) {
94                L_x = L.add ( rx, "x" );
95                L_oy = L.add ( ry, "o" );
96                L_ou = L.add ( ru, "o" );
97                L_iu = L.add ( ru, "t" );
98                // log differences
99                if ( opt_modu ) {
100                        L_optu = L.add ( ru, "model" );
101                }
102        }
103
104        void logit ( logger &L ) {
105                L.logit ( L_x, vec ( x,4 )      );
106                L.logit ( L_oy, vec_2 ( KalmanObs[2],KalmanObs[3] ) );
107                L.logit ( L_ou, vec_2 ( KalmanObs[0],KalmanObs[1] ) );
108                L.logit ( L_iu, vec_2 ( KalmanObs[4],KalmanObs[5] ) );
109                if ( opt_modu ) {
110                        double sq3=sqrt ( 3.0 );
111                        double ua,ub;
112                        double i1=x[0];
113                        double i2=0.5* ( -i1+sq3*x[1] );
114                        double i3=0.5* ( -i1-sq3*x[1] );
115                        double u1=KalmanObs[0];
116                        double u2=0.5* ( -u1+sq3*KalmanObs[1] );
117                        double u3=0.5* ( -u1-sq3*KalmanObs[1] );
118
119                        double du1=1.4* ( double ( i1>0.3 ) - double ( i1<-0.3 ) ) +0.2*i1;
120                        double du2=1.4* ( double ( i2>0.3 ) - double ( i2<-0.3 ) ) +0.2*i2;
121                        double du3=1.4* ( double ( i3>0.3 ) - double ( i3<-0.3 ) ) +0.2*i3;
122                        ua = ( 2.0* ( u1-du1 )- ( u2-du2 )- ( u3-du3 ) ) /3.0;
123                        ub = ( ( u2-du2 )- ( u3-du3 ) ) /sq3;
124                        L.logit ( L_optu , vec_2 ( ua,ub ) );
125                }
126               
127        }
128
129        void set_profile ( double dt, const vec &Ww, const vec &Mz ) {dt_prof=dt; profileWw=Ww; profileMz=Mz;}
130};
131
132//! This class behaves like BM but it is evaluating EKF
133class pmsmCRB : public EKFfull{
134        protected:
135                vec interr;
136                vec old_true;
137                vec secder;
138                int L_CRB;
139                int L_err;
140                int L_sec;
141        public:
142        //! constructor
143        pmsmCRB():EKFfull(){old_true=zeros(6);}
144
145        void bayes(const vec &dt){
146                static vec umin(2);
147                vec u(2); 
148                //assume we know state exactly:
149                vec true_state=vec(x,4); // read from pmsm
150                E.set_mu(true_state);
151               
152                //integration error
153                old_true(4)=KalmanObs[4];
154                old_true(5)=KalmanObs[5];// add U
155                u(0) = KalmanObs[0]; // use the required value for derivatives
156                u(1) = KalmanObs[1];
157                interr = (true_state - pfxu->eval(old_true));
158               
159                //second derivative
160                IMpmsm2o* pf = dynamic_cast<IMpmsm2o*>(pfxu);
161                if (pf) {secder=pf->eval2o(u-umin);}
162                               
163                umin =u;
164                EKFfull::bayes(dt);
165                old_true.set_subvector(0,true_state);
166        }
167       
168        void log_add(logger &L, const string &name="" ){
169                L_CRB=L.add(rx,"crb");
170                L_err=L.add(rx,"err");
171                L_sec=L.add(rx,"d2");
172        }
173        void logit(logger &L){
174                L.logit(L_err, interr);
175                L.logit(L_CRB,diag(_R()));
176                L.logit(L_sec,secder);
177        }
178};
179
180//! This class behaves like BM but it is evaluating EKF
181class pmsmCRBMz : public EKFfull{
182        protected:
183                int L_CRB;
184        public:
185        //! constructor
186                pmsmCRBMz():EKFfull(){}
187
188                void bayes(const vec &dt){
189//assume we know state exactly:
190                        vec true_state(5);
191                        true_state.set_subvector(0,vec(x,4)); // read from pmsm
192                        true_state(4)=x[8];
193                       
194                        E.set_mu(true_state);
195                        mu = true_state;
196                        //hack for ut
197                        EKFfull::bayes(dt);
198                }
199       
200                void log_add(logger &L, const string &name="" ){
201                        L_CRB=L.add(concat(rx,RV("Mz",1,0)),"crb");
202                }
203                void logit(logger &L){
204                        L.logit(L_CRB,diag(_R()));
205                }
206};
Note: See TracBrowser for help on using the browser.