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