| 1 | |
|---|
| 2 | #include <estim/kalman.h> |
|---|
| 3 | |
|---|
| 4 | #include "ekf_obj.h" |
|---|
| 5 | #include "../simulator.h" |
|---|
| 6 | |
|---|
| 7 | double minQ(double Q){if (Q>1.0){ return 1.0;} else {return Q;};}; |
|---|
| 8 | |
|---|
| 9 | void mat_to_int(const imat &M, int *I){ |
|---|
| 10 | for (int i=0;i<M.rows(); i++){ |
|---|
| 11 | for (int j=0;j<M.cols(); j++){ |
|---|
| 12 | *I++ = M(i,j); |
|---|
| 13 | } |
|---|
| 14 | } |
|---|
| 15 | } |
|---|
| 16 | void vec_to_int(const ivec &v, int *I){ |
|---|
| 17 | for (int i=0;i<v.length(); i++){ |
|---|
| 18 | *I++ = v(i); |
|---|
| 19 | } |
|---|
| 20 | } |
|---|
| 21 | |
|---|
| 22 | /////////////// |
|---|
| 23 | void EKFfixed::bayes(const vec &yt, const vec &ut){ |
|---|
| 24 | ekf(yt(0),yt(1),ut(0),ut(1)); |
|---|
| 25 | |
|---|
| 26 | vec xhat(4); |
|---|
| 27 | //UGLY HACK!!! reliance on a predictor!! |
|---|
| 28 | xhat(0)=zprevod(x_est[0],Qm)*Iref; |
|---|
| 29 | xhat(1)=zprevod(x_est[1],Qm)*Iref; |
|---|
| 30 | xhat(2)=zprevod(x_est[2],Qm)*Wref; |
|---|
| 31 | xhat(3)=zprevod(x_est[3],15)*Thetaref; |
|---|
| 32 | |
|---|
| 33 | E.set_mu(xhat); |
|---|
| 34 | |
|---|
| 35 | if ( BM::evalll ) { |
|---|
| 36 | //from enorm |
|---|
| 37 | vec xdif(x,4);//first 4 of x |
|---|
| 38 | //UGLY HACK!!! reliance on a predictor!! |
|---|
| 39 | /* xdif(0)=x[0]-zprevod(x_pred[0],Qm)*Iref; |
|---|
| 40 | xdif(1)=x[1]-zprevod(x_pred[1],Qm)*Iref; |
|---|
| 41 | xdif(2)=x[2]-zprevod(x_pred[2],Qm)*Wref; |
|---|
| 42 | xdif(3)=x[3]-zprevod(x_pred[3],15);*/ |
|---|
| 43 | |
|---|
| 44 | xdif -=xhat; //(xdif=x-xhat) |
|---|
| 45 | |
|---|
| 46 | mat Pfull(4,4); |
|---|
| 47 | double* Pp=Pfull._data(); |
|---|
| 48 | for(int i=0;i<16;i++){*(Pp++) = zprevod(P_est[i],15);} |
|---|
| 49 | |
|---|
| 50 | E._R()._M()=Pfull; |
|---|
| 51 | |
|---|
| 52 | |
|---|
| 53 | BM::ll = -0.5* ( 4 * 1.83787706640935 +log ( det ( Pfull ) ) +xdif* ( inv(Pfull)*xdif ) ); |
|---|
| 54 | } |
|---|
| 55 | }; |
|---|
| 56 | |
|---|
| 57 | |
|---|
| 58 | void EKFfixed::update_psi(void) |
|---|
| 59 | { |
|---|
| 60 | int t_sin,t_cos,tmp; |
|---|
| 61 | |
|---|
| 62 | // implementace v PC |
|---|
| 63 | t_sin=prevod(sin(Thetaref*x_est[3]/32768.),15); |
|---|
| 64 | t_cos=prevod(cos(Thetaref*x_est[3]/32768.),15); |
|---|
| 65 | |
|---|
| 66 | PSI[2]=((long)cB*t_sin)>>15; |
|---|
| 67 | tmp=((long)cH*x_est[2])>>15; |
|---|
| 68 | PSI[3]=((long)tmp*t_cos)>>15; |
|---|
| 69 | PSI[6]=-((long)cB*t_cos)>>15; |
|---|
| 70 | PSI[7]=((long)tmp*t_sin)>>15; |
|---|
| 71 | } |
|---|
| 72 | |
|---|
| 73 | |
|---|
| 74 | void EKFfixed::prediction(int *ux) |
|---|
| 75 | { |
|---|
| 76 | int t_sin,t_cos, tmp; |
|---|
| 77 | |
|---|
| 78 | // implementace v PC |
|---|
| 79 | t_sin=prevod(sin(Thetaref*x_est[3]/32768.),15); |
|---|
| 80 | t_cos=prevod(cos(Thetaref*x_est[3]/32768.),15); |
|---|
| 81 | |
|---|
| 82 | tmp=((long)cB*x_est[2])>>15; |
|---|
| 83 | x_pred[0]=((long)cA*x_est[0]+(long)tmp*t_sin+(long)cC*ux[0])>>15; |
|---|
| 84 | x_pred[1]=((long)cA*x_est[1]-(long)tmp*t_cos+(long)cC*ux[1])>>15; |
|---|
| 85 | x_pred[2]=x_est[2]; |
|---|
| 86 | x_pred[3]=(((long)x_est[3]<<15)+(long)cG*x_est[2])>>15; |
|---|
| 87 | |
|---|
| 88 | update_psi(); |
|---|
| 89 | |
|---|
| 90 | mmult(PSI,P_est,temp15a,3,3,3); |
|---|
| 91 | // mtrans(PSI,temp15b,5,5); |
|---|
| 92 | mmultt(temp15a,PSI,P_pred,3,3,3); |
|---|
| 93 | maddD(P_pred,Q,3,3); |
|---|
| 94 | } |
|---|
| 95 | |
|---|
| 96 | void EKFfixed::correction(void) |
|---|
| 97 | { |
|---|
| 98 | int Y_error[2]; |
|---|
| 99 | long temp30a[4]; /* matrix [2,2] - temporary matrix for inversion */ |
|---|
| 100 | |
|---|
| 101 | choice_P(P_pred,temp15a,3); |
|---|
| 102 | maddD(temp15a,R,1,1); |
|---|
| 103 | minv2(temp15a,temp30a); |
|---|
| 104 | Ry(0,0)=zprevod(temp15a[0],15); |
|---|
| 105 | Ry(0,1)=zprevod(temp15a[1],15); |
|---|
| 106 | Ry(1,0)=zprevod(temp15a[2],15); |
|---|
| 107 | Ry(1,1)=zprevod(temp15a[3],15); |
|---|
| 108 | |
|---|
| 109 | mmultDr(P_pred,temp15a,3,3,1,1); |
|---|
| 110 | mmult1530(temp15a,temp30a,Kalm,3,1,1); |
|---|
| 111 | |
|---|
| 112 | |
|---|
| 113 | /* estimate the state system */ |
|---|
| 114 | choice_x(x_pred, temp15a); |
|---|
| 115 | msub(Y_mes,temp15a,Y_error,1,0); |
|---|
| 116 | mmult(Kalm,Y_error,temp15a,3,1,0); |
|---|
| 117 | madd(x_pred,temp15a,x_est,3,0); |
|---|
| 118 | |
|---|
| 119 | /* matrix of covariances - version without MMULTDL() */ |
|---|
| 120 | |
|---|
| 121 | /* Version with MMULTDL() */ |
|---|
| 122 | mmultDl(P_pred,temp15a,1,3,3,1); |
|---|
| 123 | |
|---|
| 124 | mmult(Kalm,temp15a,P_est,3,1,3); |
|---|
| 125 | msub(P_pred,P_est,P_est,3,3); |
|---|
| 126 | /* END */ |
|---|
| 127 | } |
|---|
| 128 | |
|---|
| 129 | |
|---|
| 130 | void EKFfixed::ekf(double ux, double uy, double isxd, double isyd) |
|---|
| 131 | { |
|---|
| 132 | // vypocet napeti v systemu (x,y) |
|---|
| 133 | ukalm[0]=prevod(ux/Uref,Qm); |
|---|
| 134 | ukalm[1]=prevod(uy/Uref,Qm); |
|---|
| 135 | |
|---|
| 136 | // zadani mereni |
|---|
| 137 | Y_mes[0]=prevod(isxd/Iref,Qm); |
|---|
| 138 | Y_mes[1]=prevod(isyd/Iref,Qm); |
|---|
| 139 | |
|---|
| 140 | ////// vlastni rutina EKF ///////////////////////// |
|---|
| 141 | prediction(ukalm); |
|---|
| 142 | correction(); |
|---|
| 143 | |
|---|
| 144 | // navrat estimovanych hodnot regulatoru |
|---|
| 145 | vec& mu = E._mu(); |
|---|
| 146 | (mu)(0)=zprevod(x_est[0],Qm)*Iref; |
|---|
| 147 | (mu)(1)=zprevod(x_est[1],Qm)*Iref; |
|---|
| 148 | (mu)(2)=zprevod(x_est[2],Qm)*Wref; |
|---|
| 149 | (mu)(3)=zprevod(x_est[3],15)*Thetaref; |
|---|
| 150 | } |
|---|
| 151 | |
|---|
| 152 | void EKFfixed::init_ekf(double Tv) |
|---|
| 153 | { |
|---|
| 154 | // Tuning of matrix Q |
|---|
| 155 | Q[0]=prevod(.01,15); // 0.05 |
|---|
| 156 | Q[5]=Q[0]; |
|---|
| 157 | Q[10]=prevod(0.0001,15); // 1e-3 |
|---|
| 158 | Q[15]=prevod(0.0001,15); // 1e-3 |
|---|
| 159 | |
|---|
| 160 | // Tuning of matrix R |
|---|
| 161 | R[0]=prevod(0.05,15); // 0.05 |
|---|
| 162 | R[3]=R[0]; |
|---|
| 163 | |
|---|
| 164 | // Motor model parameters |
|---|
| 165 | cA=prevod(1-Tv*Rs/Ls,15); |
|---|
| 166 | cB=prevod(Tv*Wref*Fmag/Iref/Ls,15); |
|---|
| 167 | cC=prevod(Tv/Ls/Iref*Uref,15); |
|---|
| 168 | // cD=prevod(1-Tv*Bf/J,15); |
|---|
| 169 | // cE=prevod(kp*p*p*Tv*Fmag*Iref/J/Wref,15); |
|---|
| 170 | // cF=prevod(p*Tv*Mref/J/Wref,15); |
|---|
| 171 | cG=prevod(Tv*Wref*4/Thetaref,15); |
|---|
| 172 | cH=prevod(Tv*Wref*Fmag/Iref/Ls*Thetaref,15); |
|---|
| 173 | // cI=prevod(kp*p*p*Tv*Fmag*Iref/J/Wref*Thetaref); |
|---|
| 174 | |
|---|
| 175 | /* Init matrix PSI with permanently constant terms */ |
|---|
| 176 | PSI[0]=cA; |
|---|
| 177 | PSI[5]=PSI[0]; |
|---|
| 178 | PSI[10]=0x7FFF; |
|---|
| 179 | PSI[14]=cG; |
|---|
| 180 | PSI[15]=0x7FFF; |
|---|
| 181 | } |
|---|
| 182 | |
|---|
| 183 | |
|---|
| 184 | void EKF_UDfix::set_parameters ( const shared_ptr<diffbifn> &pfxu0, const shared_ptr<diffbifn> &phxu0, const mat Q0, const vec R0 ) { |
|---|
| 185 | pfxu = pfxu0; |
|---|
| 186 | phxu = phxu0; |
|---|
| 187 | |
|---|
| 188 | set_dim ( pfxu0->_dimx() ); |
|---|
| 189 | dimy = phxu0->dimension(); |
|---|
| 190 | dimc = pfxu0->_dimu(); |
|---|
| 191 | |
|---|
| 192 | vec &_mu = est._mu(); |
|---|
| 193 | // if mu is not set, set it to zeros, just for constant terms of A and C |
|---|
| 194 | if ( _mu.length() != dimension() ) _mu = zeros ( dimension() ); |
|---|
| 195 | A = zeros ( dimension(), dimension() ); |
|---|
| 196 | C = zeros ( dimy, dimension() ); |
|---|
| 197 | |
|---|
| 198 | //initialize matrices A C, later, these will be only updated! |
|---|
| 199 | pfxu->dfdx_cond ( _mu, zeros ( dimc ), A, true ); |
|---|
| 200 | // pfxu->dfdu_cond ( *_mu,zeros ( dimu ),B,true ); |
|---|
| 201 | phxu->dfdx_cond ( _mu, zeros ( dimc ), C, true ); |
|---|
| 202 | // phxu->dfdu_cond ( *_mu,zeros ( dimu ),D,true ); |
|---|
| 203 | |
|---|
| 204 | R = R0; |
|---|
| 205 | Q = Q0; |
|---|
| 206 | |
|---|
| 207 | // |
|---|
| 208 | } |
|---|
| 209 | // aux fnc |
|---|
| 210 | void UDtof(const mat &U, const vec &D, imat &Uf, ivec &Df, const vec &xref){ |
|---|
| 211 | mat P= U*diag(D)*U.T(); |
|---|
| 212 | mat T = diag(1.0/(xref)); |
|---|
| 213 | mat Pf = T*P*T; |
|---|
| 214 | |
|---|
| 215 | ldmat Pld(Pf); |
|---|
| 216 | |
|---|
| 217 | mat Ut=Pld._L().T()*(1<<15); // U is in q15 -- diagonal is 0!!! |
|---|
| 218 | Uf=round_i(Ut); |
|---|
| 219 | Df=round_i(Pld._D()*(1<<15)); |
|---|
| 220 | ivec zer=find(Df==0); |
|---|
| 221 | for(int i=0; i<zer.length(); i++) Df(zer(i))=1; |
|---|
| 222 | } |
|---|
| 223 | |
|---|
| 224 | |
|---|
| 225 | void EKF_UDfix::bayes ( const vec &yt, const vec &cond ) { |
|---|
| 226 | //preparatory |
|---|
| 227 | vec &_mu=est._mu(); |
|---|
| 228 | const vec &u=cond; |
|---|
| 229 | int dim = dimension(); |
|---|
| 230 | |
|---|
| 231 | U = est._R()._L().T(); |
|---|
| 232 | D = est._R()._D(); |
|---|
| 233 | |
|---|
| 234 | //////////// |
|---|
| 235 | |
|---|
| 236 | pfxu->dfdx_cond ( _mu, u, A, false ); //update A by a derivative of fx |
|---|
| 237 | phxu->dfdx_cond ( _mu, u, C, false ); //update A by a derivative of fx |
|---|
| 238 | |
|---|
| 239 | mat PhiU = A*U; |
|---|
| 240 | |
|---|
| 241 | ////// |
|---|
| 242 | vec xref(5); |
|---|
| 243 | xref(0)= 30.0*1.4142; |
|---|
| 244 | xref(1)= 30.0*1.4142; |
|---|
| 245 | xref(2)= 6.283185*200.; |
|---|
| 246 | xref(3) = 3.141593; |
|---|
| 247 | xref(4) = 34.0; |
|---|
| 248 | |
|---|
| 249 | imat Utf; |
|---|
| 250 | ivec Dtf; |
|---|
| 251 | UDtof(U,D,Utf,Dtf,xref); |
|---|
| 252 | mat invxref=diag(1.0/xref); |
|---|
| 253 | imat Af=round_i(invxref*A*diag(xref)*(1<<15)); |
|---|
| 254 | mat_to_int(Af, PSI); |
|---|
| 255 | mat_to_int(Utf,Uf); |
|---|
| 256 | vec_to_int(Dtf, Df); |
|---|
| 257 | |
|---|
| 258 | // A*U == PSI*U |
|---|
| 259 | mmultAU(PSI,Uf,PSIU,5,5); |
|---|
| 260 | /* cout << ivec(PSIU,25) << endl; |
|---|
| 261 | cout << (Af*Utf)/(1<<15) <<endl;*/ |
|---|
| 262 | |
|---|
| 263 | vec Din = D; |
|---|
| 264 | int i,j,k; |
|---|
| 265 | double sigma; |
|---|
| 266 | mat G = eye(dim); |
|---|
| 267 | //////// thorton |
|---|
| 268 | |
|---|
| 269 | //move mean; |
|---|
| 270 | _mu = pfxu->eval(_mu,u); |
|---|
| 271 | |
|---|
| 272 | for (i=dim-1; i>=0;i--){ |
|---|
| 273 | sigma = 0.0; |
|---|
| 274 | for (j=0; j<dim; j++) { |
|---|
| 275 | sigma += PhiU(i,j)*PhiU(i,j) *Din(j); |
|---|
| 276 | sigma += G(i,j)*G(i,j) * Q(j,j); |
|---|
| 277 | } |
|---|
| 278 | |
|---|
| 279 | /* double sigma2= 0.0; |
|---|
| 280 | for (j=0; j<dim; j++) { |
|---|
| 281 | sigma2 += PhiU(i,j)*PhiU(i,j) *Din(j); |
|---|
| 282 | } |
|---|
| 283 | sigma2 +=Q(i,i);//*G(i,i)=1.0 |
|---|
| 284 | for (j=i+1; j<dim; j++) { |
|---|
| 285 | sigma2 += G(i,j)*G(i,j) * Q(j,j); |
|---|
| 286 | }*/ |
|---|
| 287 | |
|---|
| 288 | /* UDtof(U,D,Utf,Dtf,xref); |
|---|
| 289 | cout << "d=sig"<<endl; |
|---|
| 290 | cout << Utf << endl << Dtf << endl; |
|---|
| 291 | cout << G << endl << Din << endl<<endl;*/ |
|---|
| 292 | |
|---|
| 293 | D(i) = sigma; |
|---|
| 294 | for (j=0;j<i;j++){ |
|---|
| 295 | // cout << i << "," << j << endl; |
|---|
| 296 | sigma = 0.0; |
|---|
| 297 | for (k=0;k<dim;k++){ |
|---|
| 298 | sigma += PhiU(i,k)*Din(k)*PhiU(j,k); |
|---|
| 299 | } |
|---|
| 300 | for (k=0;k<dim;k++){ |
|---|
| 301 | sigma += G(i,k)*Q(k,k)*G(j,k); |
|---|
| 302 | } |
|---|
| 303 | // |
|---|
| 304 | U(j,i) = sigma/D(i); |
|---|
| 305 | |
|---|
| 306 | /* cout << "U=sig/D"<<endl; |
|---|
| 307 | UDtof(U,D,Utf,Dtf,xref); |
|---|
| 308 | cout << Utf << endl << Dtf << endl; |
|---|
| 309 | cout << G << endl << Din << endl<<endl;*/ |
|---|
| 310 | |
|---|
| 311 | for (k=0;k<dim;k++){ |
|---|
| 312 | PhiU(j,k) = PhiU(j,k) - U(j,i)*PhiU(i,k); |
|---|
| 313 | } |
|---|
| 314 | for (k=0;k<dim;k++){ |
|---|
| 315 | G(j,k) = G(j,k) - U(j,i)*G(i,k); |
|---|
| 316 | } |
|---|
| 317 | |
|---|
| 318 | /* cout << "end"<<endl; |
|---|
| 319 | UDtof(U,D,Utf,Dtf,xref); |
|---|
| 320 | cout << G << endl << Din << endl; |
|---|
| 321 | cout << Utf << endl << Dtf << endl<<endl;*/ |
|---|
| 322 | } |
|---|
| 323 | } |
|---|
| 324 | |
|---|
| 325 | int Qf[25]; |
|---|
| 326 | imat Qrnd=round_i(diag(elem_div(diag(Q),pow(xref,2)))*(1<<15)); |
|---|
| 327 | // cout << "Qr" << Qrnd<<endl; |
|---|
| 328 | mat_to_int(Qrnd,Qf); |
|---|
| 329 | |
|---|
| 330 | thorton(Uf,Df,PSIU,Qf,Gf,Dfold,5); |
|---|
| 331 | |
|---|
| 332 | cout << "bierman double I" <<endl; |
|---|
| 333 | UDtof(U,D,Utf,Dtf,xref); |
|---|
| 334 | cout << "Uf: " << Utf << endl; |
|---|
| 335 | cout << "Df: " << Dtf << endl; |
|---|
| 336 | cout << "xf:" << round_i(elem_div(_mu,xref)*(1<<15)) <<endl; |
|---|
| 337 | mat_to_int(Utf,Uf); |
|---|
| 338 | vec_to_int(Dtf, Df); |
|---|
| 339 | |
|---|
| 340 | // bierman |
|---|
| 341 | |
|---|
| 342 | double dz,alpha,gamma,beta,lambda; |
|---|
| 343 | vec a; |
|---|
| 344 | vec b; |
|---|
| 345 | vec yp = phxu->eval(_mu,u); |
|---|
| 346 | vec xp=_mu; // used in bierman |
|---|
| 347 | |
|---|
| 348 | for (int iy=0; iy<dimy; iy++){ |
|---|
| 349 | a = U.T()*C.get_row(iy); // a is not modified, but |
|---|
| 350 | b = elem_mult(D,a); // b is modified to become unscaled Kalman gain. |
|---|
| 351 | dz = yt(iy) - yp(iy); |
|---|
| 352 | |
|---|
| 353 | alpha = R(iy); |
|---|
| 354 | gamma = 1/alpha; |
|---|
| 355 | for (j=0;j<dim;j++){ |
|---|
| 356 | beta = alpha; |
|---|
| 357 | alpha = alpha + a(j)*b(j); |
|---|
| 358 | lambda = -a(j)*gamma; |
|---|
| 359 | gamma = 1.0/alpha; |
|---|
| 360 | D(j) = beta*gamma*D(j); |
|---|
| 361 | |
|---|
| 362 | // cout << "a: " << alpha << "g: " << gamma << endl; |
|---|
| 363 | for (i=0;i<j;i++){ |
|---|
| 364 | beta = U(i,j); |
|---|
| 365 | U(i,j) = beta + b(i)*lambda; |
|---|
| 366 | b(i) = b(i) + b(j)*beta; |
|---|
| 367 | } |
|---|
| 368 | } |
|---|
| 369 | double dzs = gamma*dz; // apply scaling to innovations |
|---|
| 370 | _mu = _mu + dzs*b; // multiply by unscaled Kalman gain |
|---|
| 371 | //cout << "Ub: " << U << endl; |
|---|
| 372 | //cout << "Db: " << D << endl <<endl; |
|---|
| 373 | |
|---|
| 374 | } |
|---|
| 375 | |
|---|
| 376 | UDtof(U,D,Utf,Dtf,xref); |
|---|
| 377 | cout << "Uf: " << Utf << endl; |
|---|
| 378 | cout << "Df: " << Dtf << endl; |
|---|
| 379 | cout << "xf:" << round_i(elem_div(_mu,xref)*(1<<15)) <<endl; |
|---|
| 380 | |
|---|
| 381 | int difz[2]; |
|---|
| 382 | vec_to_int(round_i((yt-yp)/xref(0)*(1<<15)), difz); |
|---|
| 383 | int xf[5]; |
|---|
| 384 | vec_to_int(round_i(elem_div(xp,xref)*(1<<15)), xf); |
|---|
| 385 | int Rf[2]={1,1}; |
|---|
| 386 | //vec_to_int(round_i(R/pow(xref(0),2)*(1<<15)), Rf); |
|---|
| 387 | //beirman(int *difz, int *xp, int *U, int *D, int *R, unsigned int dimy, unsigned int dimx |
|---|
| 388 | |
|---|
| 389 | cout <<endl<< "bierman fixed" <<endl; |
|---|
| 390 | for (i=0; i<25;i++) cout << Uf[i] << ","; cout <<endl; |
|---|
| 391 | for (i=0; i<5;i++) cout << Df[i] << ","; cout << endl; |
|---|
| 392 | for (i=0; i<5;i++) cout << xf[i] << ","; cout << endl; |
|---|
| 393 | |
|---|
| 394 | for (i=0; i<2;i++) cout << difz[i] << ","; cout << endl; |
|---|
| 395 | |
|---|
| 396 | int xf_old[5]; |
|---|
| 397 | vec_to_int(ivec(xf,5),xf_old); |
|---|
| 398 | bierman(difz,xf, Uf, Df, Rf, 2, 5); |
|---|
| 399 | |
|---|
| 400 | UDtof(U,D,Utf,Dtf,xref); |
|---|
| 401 | for (i=0; i<25;i++) cout << Uf[i] << ","; cout <<endl; |
|---|
| 402 | for (i=0; i<5;i++) cout << Df[i] << ","; cout << endl; |
|---|
| 403 | for (i=0; i<5;i++) cout << xf[i] << ","; cout << endl; |
|---|
| 404 | cout << endl; |
|---|
| 405 | |
|---|
| 406 | |
|---|
| 407 | |
|---|
| 408 | ///// |
|---|
| 409 | est._R().__L()=U.T(); |
|---|
| 410 | est._R().__D()=D; |
|---|
| 411 | |
|---|
| 412 | if ( evalll == true ) { //likelihood of observation y |
|---|
| 413 | } |
|---|
| 414 | } |
|---|
| 415 | |
|---|
| 416 | void EKF_UDfix::from_setting ( const Setting &set ) { |
|---|
| 417 | BM::from_setting ( set ); |
|---|
| 418 | shared_ptr<diffbifn> IM = UI::build<diffbifn> ( set, "IM", UI::compulsory ); |
|---|
| 419 | shared_ptr<diffbifn> OM = UI::build<diffbifn> ( set, "OM", UI::compulsory ); |
|---|
| 420 | |
|---|
| 421 | //statistics |
|---|
| 422 | int dim = IM->dimension(); |
|---|
| 423 | vec mu0; |
|---|
| 424 | if ( !UI::get ( mu0, set, "mu0" ) ) |
|---|
| 425 | mu0 = zeros ( dim ); |
|---|
| 426 | |
|---|
| 427 | mat P0; |
|---|
| 428 | vec dP0; |
|---|
| 429 | if ( UI::get ( dP0, set, "dP0" ) ) |
|---|
| 430 | P0 = diag ( dP0 ); |
|---|
| 431 | else if ( !UI::get ( P0, set, "P0" ) ) |
|---|
| 432 | P0 = eye ( dim ); |
|---|
| 433 | |
|---|
| 434 | est._mu()=mu0; |
|---|
| 435 | est._R()=ldmat(P0); |
|---|
| 436 | |
|---|
| 437 | //parameters |
|---|
| 438 | vec dQ, dR; |
|---|
| 439 | UI::get ( dQ, set, "dQ", UI::compulsory ); |
|---|
| 440 | UI::get ( dR, set, "dR", UI::compulsory ); |
|---|
| 441 | set_parameters ( IM, OM, diag ( dQ ), dR ); |
|---|
| 442 | |
|---|
| 443 | UI::get(log_level, set, "log_level", UI::optional); |
|---|
| 444 | } |
|---|
| 445 | |
|---|
| 446 | |
|---|
| 447 | void EKFfixedUD::bayes(const itpp::vec& yt, const itpp::vec& ut) |
|---|
| 448 | { |
|---|
| 449 | ekf(ut[0],ut[1],yt[0],yt[1]); |
|---|
| 450 | } |
|---|
| 451 | |
|---|
| 452 | |
|---|
| 453 | void EKFfixedUD::ekf(double ux, double uy, double isxd, double isyd) |
|---|
| 454 | { |
|---|
| 455 | // vypocet napeti v systemu (x,y) |
|---|
| 456 | int uf[2]; |
|---|
| 457 | uf[0]=prevod(ux/Uref,Qm); |
|---|
| 458 | uf[1]=prevod(uy/Uref,Qm); |
|---|
| 459 | |
|---|
| 460 | int Y_mes[2]; |
|---|
| 461 | // zadani mereni |
|---|
| 462 | Y_mes[0]=prevod(isxd/Iref,Qm); |
|---|
| 463 | Y_mes[1]=prevod(isyd/Iref,Qm); |
|---|
| 464 | |
|---|
| 465 | ////// vlastni rutina EKF -- ///////////////////////// |
|---|
| 466 | int t_sin,t_cos, tmp; |
|---|
| 467 | |
|---|
| 468 | // implementace v PC |
|---|
| 469 | t_sin=prevod(sin(Thetaref*x_est[3]/32768.),15); |
|---|
| 470 | t_cos=prevod(cos(Thetaref*x_est[3]/32768.),15); |
|---|
| 471 | |
|---|
| 472 | tmp=((long)cB*x_est[2])>>15; |
|---|
| 473 | x_est[0]=((long)cA*x_est[0]+(long)tmp*t_sin+(long)cC*uf[0])>>15; |
|---|
| 474 | x_est[1]=((long)cA*x_est[1]-(long)tmp*t_cos+(long)cC*uf[1])>>15; |
|---|
| 475 | x_est[2]=x_est[2]; |
|---|
| 476 | x_est[3]=(((long)x_est[3]<<15)+(long)cG*x_est[2])>>15; |
|---|
| 477 | |
|---|
| 478 | //void EKFfixed::update_psi(void) |
|---|
| 479 | { |
|---|
| 480 | PSI[2]=((long)cB*t_sin)>>15; |
|---|
| 481 | tmp=((long)cH*x_est[2])>>15; |
|---|
| 482 | PSI[3]=((long)tmp*t_cos)>>15; |
|---|
| 483 | PSI[6]=-((long)cB*t_cos)>>15; |
|---|
| 484 | PSI[7]=((long)tmp*t_sin)>>15; |
|---|
| 485 | } |
|---|
| 486 | |
|---|
| 487 | ///////// end of copy /////////////// |
|---|
| 488 | mmultAU(PSI,Uf,PSIU,4,4); |
|---|
| 489 | //thorton(int *U, int *D, int *PSIU, int *Q, int *G, int *Dold, unsigned int dimx); |
|---|
| 490 | thorton(Uf,Df,PSIU,Q,G,Dfold,4); |
|---|
| 491 | |
|---|
| 492 | int difz[2]; |
|---|
| 493 | difz[0]=Y_mes[0]-x_est[0]; |
|---|
| 494 | difz[1]=Y_mes[1]-x_est[1]; |
|---|
| 495 | //bierman(int *difz, int *xp, int *U, int *D, int *R, unsigned int dimy, unsigned int dimx ); |
|---|
| 496 | int dR[2];dR[0]=R[0];dR[1]=R[3]; |
|---|
| 497 | bierman(difz,x_est,Uf,Df,dR,2,4); |
|---|
| 498 | |
|---|
| 499 | // navrat estimovanych hodnot regulatoru |
|---|
| 500 | vec& mu = E._mu(); |
|---|
| 501 | (mu)(0)=zprevod(x_est[0],Qm)*Iref; |
|---|
| 502 | (mu)(1)=zprevod(x_est[1],Qm)*Iref; |
|---|
| 503 | (mu)(2)=zprevod(x_est[2],Qm)*Wref; |
|---|
| 504 | (mu)(3)=zprevod(x_est[3],15)*Thetaref; |
|---|
| 505 | |
|---|
| 506 | // mat T=diag(concat(vec_2(Iref,Iref), vec_2(Wref,Thetaref))); |
|---|
| 507 | } |
|---|
| 508 | |
|---|
| 509 | void EKFfixedUD::init_ekf(double Tv) |
|---|
| 510 | { |
|---|
| 511 | // Tuning of matrix Q |
|---|
| 512 | Q[0]=prevod(.01,15); // 0.05 |
|---|
| 513 | Q[5]=Q[0]; |
|---|
| 514 | Q[10]=prevod(0.0001,15); // 1e-3 |
|---|
| 515 | Q[15]=prevod(0.0001,15); // 1e-3 |
|---|
| 516 | |
|---|
| 517 | Uf[0]=0x7FFF; // 0.05 |
|---|
| 518 | Uf[5]=0x7FFF; |
|---|
| 519 | Uf[10]=0x7FFF; // 1e-3 |
|---|
| 520 | Uf[15]=0x7FFF; // 1e-3 |
|---|
| 521 | |
|---|
| 522 | Df[0]=0x7FFF; |
|---|
| 523 | Df[1]=0x7FFF; |
|---|
| 524 | Df[2]=0x7FFF; |
|---|
| 525 | Df[3]=0x7FFF; |
|---|
| 526 | |
|---|
| 527 | // Tuning of matrix R |
|---|
| 528 | R[0]=prevod(0.05,15); // 0.05 |
|---|
| 529 | R[3]=R[0]; |
|---|
| 530 | |
|---|
| 531 | // Motor model parameters |
|---|
| 532 | cA=prevod(1-Tv*Rs/Ls,15); |
|---|
| 533 | cB=prevod(Tv*Wref*Fmag/Iref/Ls,15); |
|---|
| 534 | cC=prevod(Tv/Ls/Iref*Uref,15); |
|---|
| 535 | // cD=prevod(1-Tv*Bf/J,15); |
|---|
| 536 | // cE=prevod(kp*p*p*Tv*Fmag*Iref/J/Wref,15); |
|---|
| 537 | // cF=prevod(p*Tv*Mref/J/Wref,15); |
|---|
| 538 | cG=prevod(Tv*Wref*4/Thetaref,15); |
|---|
| 539 | cH=prevod(Tv*Wref*Fmag/Iref/Ls*Thetaref,15); |
|---|
| 540 | // cI=prevod(kp*p*p*Tv*Fmag*Iref/J/Wref*Thetaref); |
|---|
| 541 | |
|---|
| 542 | /* Init matrix PSI with permanently constant terms */ |
|---|
| 543 | PSI[0]=cA; |
|---|
| 544 | PSI[5]=PSI[0]; |
|---|
| 545 | PSI[10]=0x7FFF; |
|---|
| 546 | PSI[14]=cG; |
|---|
| 547 | PSI[15]=0x7FFF; |
|---|
| 548 | |
|---|
| 549 | //////////////////////// ================= |
|---|
| 550 | ///// TEST thorton vs. thorton_fast |
|---|
| 551 | |
|---|
| 552 | /* int Ut[16]={0x7FFF, 100, 200, 300, 0, 0x7FFF, 500, 600, 0,0,0x7FFF, 800, 0,0,0, 0x7FFF}; |
|---|
| 553 | int Dt[4]={100,200,300,400}; |
|---|
| 554 | int PSIu[16] = {100, 200,300, 400 , 500, 600,700,800, 900,1000,1100,1200, 1300,1400,1500,1600}; |
|---|
| 555 | int Dold[4]; |
|---|
| 556 | |
|---|
| 557 | thorton(Ut,Dt,PSIu,Q,G,Dold,4); |
|---|
| 558 | int Ut2[16]={0x7FFF, 100, 200, 300, 0, 0x7FFF, 500, 600, 0,0,0x7FFF, 800, 0,0,0, 0x7FFF}; |
|---|
| 559 | int Dt2[4]={100,200,300,400}; |
|---|
| 560 | int PSIu2[16] = {100, 200,300, 400 , 500, 600,700,800, 900,1000,1100,1200, 1300,1400,1500,1600}; |
|---|
| 561 | thorton_fast(Ut2,Dt2,PSIu2,Q,G,Dold,4); |
|---|
| 562 | cout<< Q<<endl;*/ |
|---|
| 563 | } |
|---|
