1 | |
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2 | #include <estim/kalman.h> |
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3 | |
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4 | #include "ekf_obj.h" |
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5 | #include "../simulator.h" |
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6 | |
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7 | double minQ(double Q){if (Q>1.0){ return 1.0;} else {return Q;};}; |
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8 | |
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9 | /////////////// |
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10 | void EKFfixed::bayes(const vec &yt, const vec &ut){ |
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11 | ekf(yt(0),yt(1),ut(0),ut(1)); |
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12 | |
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13 | vec xhat(4); |
---|
14 | //UGLY HACK!!! reliance on a predictor!! |
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15 | xhat(0)=zprevod(x_est[0],Qm)*Iref; |
---|
16 | xhat(1)=zprevod(x_est[1],Qm)*Iref; |
---|
17 | xhat(2)=zprevod(x_est[2],Qm)*Wref; |
---|
18 | xhat(3)=zprevod(x_est[3],15)*Thetaref; |
---|
19 | |
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20 | E.set_mu(xhat); |
---|
21 | |
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22 | if ( BM::evalll ) { |
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23 | //from enorm |
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24 | vec xdif(x,4);//first 4 of x |
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25 | //UGLY HACK!!! reliance on a predictor!! |
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26 | /* xdif(0)=x[0]-zprevod(x_pred[0],Qm)*Iref; |
---|
27 | xdif(1)=x[1]-zprevod(x_pred[1],Qm)*Iref; |
---|
28 | xdif(2)=x[2]-zprevod(x_pred[2],Qm)*Wref; |
---|
29 | xdif(3)=x[3]-zprevod(x_pred[3],15);*/ |
---|
30 | |
---|
31 | xdif -=xhat; //(xdif=x-xhat) |
---|
32 | |
---|
33 | mat Pfull(4,4); |
---|
34 | double* Pp=Pfull._data(); |
---|
35 | for(int i=0;i<16;i++){*(Pp++) = zprevod(P_est[i],15);} |
---|
36 | |
---|
37 | E._R()._M()=Pfull; |
---|
38 | |
---|
39 | |
---|
40 | BM::ll = -0.5* ( 4 * 1.83787706640935 +log ( det ( Pfull ) ) +xdif* ( inv(Pfull)*xdif ) ); |
---|
41 | } |
---|
42 | }; |
---|
43 | |
---|
44 | |
---|
45 | void EKFfixed::update_psi(void) |
---|
46 | { |
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47 | int t_sin,t_cos,tmp; |
---|
48 | |
---|
49 | // implementace v PC |
---|
50 | t_sin=prevod(sin(Thetaref*x_est[3]/32768.),15); |
---|
51 | t_cos=prevod(cos(Thetaref*x_est[3]/32768.),15); |
---|
52 | |
---|
53 | PSI[2]=((long)cB*t_sin)>>15; |
---|
54 | tmp=((long)cH*x_est[2])>>15; |
---|
55 | PSI[3]=((long)tmp*t_cos)>>15; |
---|
56 | PSI[6]=-((long)cB*t_cos)>>15; |
---|
57 | PSI[7]=((long)tmp*t_sin)>>15; |
---|
58 | } |
---|
59 | |
---|
60 | |
---|
61 | void EKFfixed::prediction(int *ux) |
---|
62 | { |
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63 | int t_sin,t_cos, tmp; |
---|
64 | |
---|
65 | // implementace v PC |
---|
66 | t_sin=prevod(sin(Thetaref*x_est[3]/32768.),15); |
---|
67 | t_cos=prevod(cos(Thetaref*x_est[3]/32768.),15); |
---|
68 | |
---|
69 | tmp=((long)cB*x_est[2])>>15; |
---|
70 | x_pred[0]=((long)cA*x_est[0]+(long)tmp*t_sin+(long)cC*ux[0])>>15; |
---|
71 | x_pred[1]=((long)cA*x_est[1]-(long)tmp*t_cos+(long)cC*ux[1])>>15; |
---|
72 | x_pred[2]=x_est[2]; |
---|
73 | x_pred[3]=(((long)x_est[3]<<15)+(long)cG*x_est[2])>>15; |
---|
74 | |
---|
75 | update_psi(); |
---|
76 | |
---|
77 | mmult(PSI,P_est,temp15a,3,3,3); |
---|
78 | // mtrans(PSI,temp15b,5,5); |
---|
79 | mmultt(temp15a,PSI,P_pred,3,3,3); |
---|
80 | maddD(P_pred,Q,3,3); |
---|
81 | } |
---|
82 | |
---|
83 | void EKFfixed::correction(void) |
---|
84 | { |
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85 | int Y_error[2]; |
---|
86 | long temp30a[4]; /* matrix [2,2] - temporary matrix for inversion */ |
---|
87 | |
---|
88 | choice_P(P_pred,temp15a,3); |
---|
89 | maddD(temp15a,R,1,1); |
---|
90 | minv2(temp15a,temp30a); |
---|
91 | Ry(0,0)=zprevod(temp15a[0],15); |
---|
92 | Ry(0,1)=zprevod(temp15a[1],15); |
---|
93 | Ry(1,0)=zprevod(temp15a[2],15); |
---|
94 | Ry(1,1)=zprevod(temp15a[3],15); |
---|
95 | |
---|
96 | mmultDr(P_pred,temp15a,3,3,1,1); |
---|
97 | mmult1530(temp15a,temp30a,Kalm,3,1,1); |
---|
98 | |
---|
99 | |
---|
100 | /* estimate the state system */ |
---|
101 | choice_x(x_pred, temp15a); |
---|
102 | msub(Y_mes,temp15a,Y_error,1,0); |
---|
103 | mmult(Kalm,Y_error,temp15a,3,1,0); |
---|
104 | madd(x_pred,temp15a,x_est,3,0); |
---|
105 | |
---|
106 | /* matrix of covariances - version without MMULTDL() */ |
---|
107 | |
---|
108 | /* Version with MMULTDL() */ |
---|
109 | mmultDl(P_pred,temp15a,1,3,3,1); |
---|
110 | |
---|
111 | mmult(Kalm,temp15a,P_est,3,1,3); |
---|
112 | msub(P_pred,P_est,P_est,3,3); |
---|
113 | /* END */ |
---|
114 | } |
---|
115 | |
---|
116 | |
---|
117 | void EKFfixed::ekf(double ux, double uy, double isxd, double isyd) |
---|
118 | { |
---|
119 | // vypocet napeti v systemu (x,y) |
---|
120 | ukalm[0]=prevod(ux/Uref,Qm); |
---|
121 | ukalm[1]=prevod(uy/Uref,Qm); |
---|
122 | |
---|
123 | // zadani mereni |
---|
124 | Y_mes[0]=prevod(isxd/Iref,Qm); |
---|
125 | Y_mes[1]=prevod(isyd/Iref,Qm); |
---|
126 | |
---|
127 | ////// vlastni rutina EKF ///////////////////////// |
---|
128 | prediction(ukalm); |
---|
129 | correction(); |
---|
130 | |
---|
131 | // navrat estimovanych hodnot regulatoru |
---|
132 | vec& mu = E._mu(); |
---|
133 | (mu)(0)=zprevod(x_est[0],Qm)*Iref; |
---|
134 | (mu)(1)=zprevod(x_est[1],Qm)*Iref; |
---|
135 | (mu)(2)=zprevod(x_est[2],Qm)*Wref; |
---|
136 | (mu)(3)=zprevod(x_est[3],15)*Thetaref; |
---|
137 | } |
---|
138 | |
---|
139 | void EKFfixed::init_ekf(double Tv) |
---|
140 | { |
---|
141 | // Tuning of matrix Q |
---|
142 | Q[0]=prevod(.01,15); // 0.05 |
---|
143 | Q[5]=Q[0]; |
---|
144 | Q[10]=prevod(0.0001,15); // 1e-3 |
---|
145 | Q[15]=prevod(0.0001,15); // 1e-3 |
---|
146 | |
---|
147 | // Tuning of matrix R |
---|
148 | R[0]=prevod(0.05,15); // 0.05 |
---|
149 | R[3]=R[0]; |
---|
150 | |
---|
151 | // Motor model parameters |
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152 | cA=prevod(1-Tv*Rs/Ls,15); |
---|
153 | cB=prevod(Tv*Wref*Fmag/Iref/Ls,15); |
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154 | cC=prevod(Tv/Ls/Iref*Uref,15); |
---|
155 | // cD=prevod(1-Tv*Bf/J,15); |
---|
156 | // cE=prevod(kp*p*p*Tv*Fmag*Iref/J/Wref,15); |
---|
157 | // cF=prevod(p*Tv*Mref/J/Wref,15); |
---|
158 | cG=prevod(Tv*Wref*4/Thetaref,15); |
---|
159 | cH=prevod(Tv*Wref*Fmag/Iref/Ls*Thetaref,15); |
---|
160 | // cI=prevod(kp*p*p*Tv*Fmag*Iref/J/Wref*Thetaref); |
---|
161 | |
---|
162 | /* Init matrix PSI with permanently constant terms */ |
---|
163 | PSI[0]=cA; |
---|
164 | PSI[5]=PSI[0]; |
---|
165 | PSI[10]=0x7FFF; |
---|
166 | PSI[14]=cG; |
---|
167 | PSI[15]=0x7FFF; |
---|
168 | } |
---|