| 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 | |
|---|
| 13 | vec xhat(4); |
|---|
| 14 | //UGLY HACK!!! reliance on a predictor!! |
|---|
| 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 | |
|---|
| 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!! |
|---|
| 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) |
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| 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 | }; |
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| 43 | |
|---|
| 44 | |
|---|
| 45 | void EKFfixed::update_psi(void) |
|---|
| 46 | { |
|---|
| 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 | { |
|---|
| 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 | { |
|---|
| 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 |
|---|
| 152 | cA=prevod(1-Tv*Rs/Ls,15); |
|---|
| 153 | cB=prevod(Tv*Wref*Fmag/Iref/Ls,15); |
|---|
| 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 | } |
|---|