root/applications/pmsm/simulator_zdenek/ekf_example/mpf_double.cpp @ 1438

Revision 1438, 7.0 kB (checked in by smidl, 12 years ago)

Kalman for om

Line 
1#include "mpf_double.h"
2#include "math.h"
3#include <stdio.h>
4
5static double om[N];
6static double Pt[N];
7static double sth[N];
8static double cth[N];
9static double isdm[N];
10static double isqm[N];
11static double th[N];
12static double w[N];
13static double lwi[N];
14
15static double qth;
16static double qom;
17static double r;
18
19#define MAXrand 100
20#define MAXrandn 100
21static const double RArandu[MAXrand]={0.8147, 0.9058, 0.1270, 0.9134, 0.6324, 0.0975, 0.2785, 0.5469, 0.9575, 0.9649,
22                                      0.1576, 0.9706, 0.9572, 0.4854, 0.8003, 0.1419, 0.4218, 0.9157, 0.7922, 0.9595, 0.6557, 0.0357,
23                                      0.8491, 0.9340, 0.6787, 0.7577, 0.7431, 0.3922, 0.6555, 0.1712, 0.7060, 0.0318, 0.2769, 0.0462,
24                                      0.0971, 0.8235, 0.6948, 0.3171, 0.9502, 0.0344, 0.4387, 0.3816, 0.7655, 0.7952, 0.1869, 0.4898,
25                                      0.4456, 0.6463, 0.7094, 0.7547, 0.2760, 0.6797, 0.6551, 0.1626, 0.1190, 0.4984, 0.9597, 0.3404,
26                                      0.5853, 0.2238, 0.7513, 0.2551, 0.5060, 0.6991, 0.8909, 0.9593, 0.5472, 0.1386, 0.1493, 0.2575,
27                                      0.8407, 0.2543, 0.8143, 0.2435, 0.9293, 0.3500, 0.1966, 0.2511, 0.6160, 0.4733, 0.3517, 0.8308,
28                                      0.5853, 0.5497, 0.9172, 0.2858, 0.7572, 0.7537, 0.3804, 0.5678, 0.0759, 0.0540, 0.5308, 0.7792,
29                                      0.9340, 0.1299, 0.5688, 0.4694, 0.0119, 0.3371
30                                     };
31static const double *randu_i=&RArandu[0];
32const static double *randu_last=&RArandu[MAXrand-1];
33
34static const double RArandn[MAXrandn]={
35        0.6353, -0.6313, -1.0181,  0.4801,  0.4855,  0.9901, -0.5412, -1.0290,  1.0641, -0.0132,
36        -0.6014, -2.3252, -0.1821,  0.6682, -0.0050,  0.2189, -1.3335,  0.2431, -0.2454, -0.5803,
37        0.5512, -1.2316,  1.5210, -0.0783, -0.2762,  0.2617,  1.0727, -1.2566, -1.5175,  2.1363,
38        -1.0998,  1.0556, -0.0384,  0.8892,  1.2765,  1.2134, -0.7121, -0.3472,  0.0097, -0.2576,
39        0.0860, -0.1132,  1.2274,  2.3093,  1.8634, -0.2747, -0.0113, -0.9414,  0.0714, -1.4095,
40        -2.0046,  0.3792, -0.6962,  0.5246, -0.5226, -0.1331, -0.0008, -1.1746,  0.3165,  1.7701,
41        -0.4931,  0.9442,  0.0075, -0.0118,  0.1034, -1.2705, -0.2494, -1.0211,  0.4998,  0.3255,
42        0.4620, -2.1204, -0.7829,  0.9131, -0.8076, -1.6636,  0.3966, -0.4017,  1.2781, -1.1190,
43        -0.3210, -0.6447,  0.5869,  0.0559,  0.6804, -0.7036, -0.2640,  0.1737, -0.5478,  0.6204,
44        1.2366, -0.7043, -0.2512, -1.1071, -2.3646,  0.2809, -1.6640, -0.1161,  0.2608,  1.2698
45};
46static const double *randn_i=&RArandn[0];
47const static double *randn_last=&RArandn[MAXrandn-1];
48
49double randu() {
50        if ( randu_i==randu_last )
51                randu_i =&RArandu[0];
52        else
53                randu_i++;
54
55        return *randu_i;
56}
57
58double randn() {
59        if ( randn_i==randn_last )
60                randn_i =&RArandn[0];
61        else
62                randn_i++;
63
64        return *randn_i;
65}
66
67void resample() {
68        int N_babies[N];
69        double cumdist;
70        int i;
71        double ui;
72
73        double u0 = randu();
74
75        int j=0;
76        N_babies[0]=0;
77        cumdist = w[0];
78        for ( i = 0; i < N; i++ ) {
79                ui  = ( i + u0 ) / N;
80                while ( ui > cumdist ) {
81                        j++;
82                        N_babies[j]=0;
83                        cumdist+=w[j];
84                }
85                N_babies [j] ++;
86        }
87        while (j++<=(N-1)) { // delete all N_babies after j
88                N_babies[j]=0; 
89        }
90
91        // COPY
92        int i_from=0;
93        int i_to=0;
94        while ( i_from<N ) {
95                while ( N_babies[i_from]>1 ) { // 1 baby stays where it is
96                       
97                        while ( N_babies[i_to]>=1 ) i_to++; // find first empty slot
98
99                        //copy it
100                        Pt[i_to]=Pt[i_from];
101                        om[i_to]=om[i_from];
102                        th[i_to]=th[i_from];
103                        isdm[i_to]=isdm[i_from];
104                        isqm[i_to]=isqm[i_from];
105
106                        N_babies[i_to]++;
107                        N_babies[i_from]--;
108                }
109                i_from++;
110        }
111}
112
113void mpf_bayes ( const double &isa, const double &isb , const double &usa, const double &usb ) {
114
115        double isd;
116        double isq;
117        double usd;
118        double usq;
119
120        double Cd;
121        double Cq;
122        double CC;
123        double oCC;
124
125        double difid;
126        double difiq;
127
128        double zeta;
129        double Kd;
130        double Kq;
131        double ro;
132        double ypd;
133        double ypq;
134        double detRy;
135        double ydiffd;
136        double ydiffq;
137        double ydC;
138
139        double maxlwi, sumlwi;
140        int i;
141// implementation starts here
142        for ( i=0; i<N; i++ ) {
143                Pt[i] = 1.0*1.0*Pt[i]+qom; // Pt is now predictive variance
144                th[i] =th[i] + om[i]*_dt+sqrt ( qth+_dt*_dt*Pt[i] ) *  randn() ;
145                while ( th[i]>M_PI ) th[i]=th[i]-2*M_PI;
146                while ( th[i]<-M_PI ) th[i]=th[i]+2*M_PI;
147
148                sth[i]=sin ( th[i] );
149                cth[i]=cos ( th[i] );
150
151                isd = cth[i]*isa+sth[i]*isb;
152                isq = -sth[i]*isa+cth[i]*isb;
153                usd = cth[i]*usa+sth[i]*usb;
154                usq = -sth[i]*usa+cth[i]*usb;
155
156                Cd = isq*_dt;
157                Cq = -_b - isd* _dt;
158
159                difid=isd- ( 1.0- ( _ad ) ) *isdm[i] - _cd *usd;
160                difiq=isq- ( 1.0- ( _aq ) ) *isqm[i] - _cq *usq;
161
162                CC=Cd*Cd+Cq*Cq;
163                zeta = Pt[i]/ ( r+Pt[i]*CC );
164                oCC = ( 1-zeta*CC );
165                ro = oCC/r;
166
167                Kd = Pt[i]*Cd*ro;
168                Kq = Pt[i]*Cq*ro;
169
170                Pt[i]=Pt[i]* ( 1- ( Kd*Cd+Kq*Cq ) );
171
172                ypd = Cd*om[i];
173                ypq = Cq*om[i];
174
175                detRy = ro/r;
176                om[i] = om[i] + Kd* ( difid - ypd ) +Kq* ( difiq-ypq );
177                ydiffd = ( ypd-difid );
178                ydiffq = ( ypq-difiq );
179                ydC = ydiffd*Cd + ydiffq*Cq;
180
181                lwi[i] = 0.5* ( log ( detRy ) + ( ydC*ydC*zeta -(ydiffd*ydiffd+ydiffq*ydiffq) ) /r ) ;
182               
183                isdm[i]=isd;
184                isqm[i]=isq;
185        }
186        maxlwi=-1e10;
187        for ( i=0;i<N;i++ ) {
188                if ( lwi[i]>maxlwi ) maxlwi=lwi[i];
189        }
190        for ( i=0;i<N;i++ ) lwi[i]-=maxlwi;
191        for ( i=0;i<N;i++ ) w[i]=exp ( lwi[i] ); // always resample -> wmin=1/n;
192
193        sumlwi=0.0;
194        for ( i=0;i<N;i++ ) sumlwi+=w[i];
195        for ( i=0;i<N;i++ ) w[i]/=sumlwi;
196        resample();
197}
198
199
200void mpf_init(double qom0, double qth0, double r0) {
201        r=r0;
202        qth=qth0;
203        qom=qom0;
204        int i;
205        for ( i=0; i<N; i++ ) {
206                th[i]=randu() *2*M_PI - M_PI;
207                om[i]=0;
208                Pt[i]=1;
209                isdm[i]=0;
210                isqm[i]=0;
211                w[i]=1.0/N;
212        }
213
214}
215void mpf_mean ( double *Ecosth, double *Esinth, double *Eome ) {
216        int i;
217        *Ecosth=0.0;
218        *Esinth=0.0;
219        *Eome=0.0;
220        for ( i=0;i<N;i++ ) {
221                *Ecosth+=(w[i]*(cth[i]));
222                *Esinth+=(w[i]*(sth[i]));
223                *Eome+=(w[i]*(om[i]));
224        }
225
226}
227void mpf_th(double th1[N]){
228        for (int i=0;i<N;i++) th1[i]=th[i];
229}
230
231double kalman_om( const double &isa, const double &isb , const double &usa, const double &usb, const double &th ) {
232
233        double isd;
234        double isq;
235        double usd;
236        double usq;
237
238        double Cd;
239        double Cq;
240        double CC;
241        double oCC;
242
243        double difid;
244        double difiq;
245
246        double zeta;
247        double Kd;
248        double Kq;
249        double ro;
250        double ypd;
251        double ypq;
252        double detRy;
253        double ydiffd;
254        double ydiffq;
255        double ydC;
256
257        static double Pt;
258        static double om;
259        double cth, sth;
260        static double isdm, isqm;
261
262       
263                Pt = 1.0*1.0*Pt+qom; // Pt is now predictive variance
264                //while ( th>M_PI ) th=th-2*M_PI;
265                //while ( th<-M_PI ) th=th+2*M_PI;
266
267                sth=sin ( th );
268                cth=cos ( th );
269
270                isd = cth*isa+sth*isb;
271                isq = -sth*isa+cth*isb;
272                usd = cth*usa+sth*usb;
273                usq = -sth*usa+cth*usb;
274
275                Cd = isq*_dt;
276                Cq = -_b - isd* _dt;
277
278                difid=isd- _ad  *isdm - _cd *usd;
279                difiq=isq- _aq  *isqm - _cq *usq;
280
281                CC=Cd*Cd+Cq*Cq;
282                zeta = Pt/ ( r+Pt*CC );
283                oCC = ( 1-zeta*CC );
284                ro = oCC/r;
285
286                Kd = Pt*Cd*ro;
287                Kq = Pt*Cq*ro;
288
289                Pt=Pt* ( 1- ( Kd*Cd+Kq*Cq ) );
290
291                ypd = Cd*om;
292                ypq = Cq*om;
293
294                detRy = ro/r;
295                om = om + Kd* ( difid - ypd ) +Kq* ( difiq-ypq );
296                ydiffd = ( ypd-difid );
297                ydiffq = ( ypq-difiq );
298                ydC = ydiffd*Cd + ydiffq*Cq;
299
300                isdm=isd;
301                isqm=isq;
302               
303                return om;
304}
Note: See TracBrowser for help on using the browser.