| 1 | /* |
|---|
| 2 | \file |
|---|
| 3 | \brief Models for synchronous electric drive using IT++ and BDM |
|---|
| 4 | \author Vaclav Smidl. |
|---|
| 5 | |
|---|
| 6 | ----------------------------------- |
|---|
| 7 | BDM++ - C++ library for Bayesian Decision Making under Uncertainty |
|---|
| 8 | |
|---|
| 9 | Using IT++ for numerical operations |
|---|
| 10 | ----------------------------------- |
|---|
| 11 | */ |
|---|
| 12 | |
|---|
| 13 | #include <itpp/itbase.h> |
|---|
| 14 | #include <estim/libKF.h> |
|---|
| 15 | #include <estim/libPF.h> |
|---|
| 16 | #include <stat/libFN.h> |
|---|
| 17 | |
|---|
| 18 | #include "pmsm.h" |
|---|
| 19 | #include "simulator.h" |
|---|
| 20 | |
|---|
| 21 | #include "../simulator_zdenek/ekf_example/ekf_obj.h" |
|---|
| 22 | #include "iopom.h" |
|---|
| 23 | |
|---|
| 24 | using namespace itpp; |
|---|
| 25 | //!Extended Kalman filter with unknown \c Q |
|---|
| 26 | |
|---|
| 27 | void set_simulator_t(double &Ww) { |
|---|
| 28 | |
|---|
| 29 | if (t>0.2) x[8]=1.2; // 1A //0.2ZP |
|---|
| 30 | if (t>0.4) x[8]=10.8; // 9A |
|---|
| 31 | if (t>0.6) x[8]=25.2; // 21A |
|---|
| 32 | |
|---|
| 33 | if (t>0.7) Ww=2.*M_PI*10.; |
|---|
| 34 | if (t>1.0) x[8]=1.2; // 1A |
|---|
| 35 | if (t>1.2) x[8]=10.8; // 9A |
|---|
| 36 | if (t>1.4) x[8]=25.2; // 21A |
|---|
| 37 | |
|---|
| 38 | if (t>1.6) Ww=2.*M_PI*50.; |
|---|
| 39 | if (t>1.9) x[8]=1.2; // 1A |
|---|
| 40 | if (t>2.1) x[8]=10.8; // 9A |
|---|
| 41 | if (t>2.3) x[8]=25.2; // 21A |
|---|
| 42 | |
|---|
| 43 | if (t>2.5) Ww=2.*M_PI*100; |
|---|
| 44 | if (t>2.8) x[8]=1.2; // 1A |
|---|
| 45 | if (t>3.0) x[8]=10.8; // 9A |
|---|
| 46 | if (t>3.2) x[8]=25.2; // 21A |
|---|
| 47 | |
|---|
| 48 | if (t>3.4) Ww=2.*M_PI*150; |
|---|
| 49 | if (t>3.7) x[8]=1.2; // 1A |
|---|
| 50 | if (t>3.9) x[8]=10.8; // 9A |
|---|
| 51 | if (t>4.1) x[8]=25.2; // 21A |
|---|
| 52 | |
|---|
| 53 | if (t>4.3) Ww=2.*M_PI*0; |
|---|
| 54 | if (t>4.8) x[8]=-1.2; // 1A |
|---|
| 55 | if (t>5.0) x[8]=-10.8; // 9A |
|---|
| 56 | if (t>5.2) x[8]=-25.2; // 21A |
|---|
| 57 | |
|---|
| 58 | if (t>5.4) Ww=2.*M_PI*(-10.); |
|---|
| 59 | if (t>5.7) x[8]=-1.2; // 1A |
|---|
| 60 | if (t>5.9) x[8]=-10.8; // 9A |
|---|
| 61 | if (t>6.1) x[8]=-25.2; // 21A |
|---|
| 62 | |
|---|
| 63 | if (t>6.3) Ww=2.*M_PI*(-50.); |
|---|
| 64 | if (t>6.7) x[8]=-1.2; // 1A |
|---|
| 65 | if (t>6.9) x[8]=-10.8; // 9A |
|---|
| 66 | if (t>7.1) x[8]=-25.2; // 21A |
|---|
| 67 | |
|---|
| 68 | if (t>7.3) Ww=2.*M_PI*(-100.); |
|---|
| 69 | if (t>7.7) x[8]=-1.2; // 1A |
|---|
| 70 | if (t>7.9) x[8]=-10.8; // 9A |
|---|
| 71 | if (t>8.1) x[8]=-25.2; // 21A |
|---|
| 72 | if (t>8.3) x[8]=10.8; // 9A |
|---|
| 73 | if (t>8.5) x[8]=25.2; // 21A |
|---|
| 74 | |
|---|
| 75 | // x[8]=0.0; |
|---|
| 76 | } |
|---|
| 77 | |
|---|
| 78 | int main() { |
|---|
| 79 | // Kalman filter |
|---|
| 80 | int Ndat = 90000; |
|---|
| 81 | double h = 1e-6; |
|---|
| 82 | int Nsimstep = 125; |
|---|
| 83 | int Npart = 500; |
|---|
| 84 | |
|---|
| 85 | |
|---|
| 86 | vec mu0= "0.0 0.0 0.0 0.0"; |
|---|
| 87 | vec Qdiag ( "0.01 0.01 0.0001 0.0001" ); //zdenek: 0.01 0.01 0.0001 0.0001 |
|---|
| 88 | vec Rdiag ( "0.05 0.05" ); //var(diff(xth)) = "0.034 0.034" |
|---|
| 89 | chmat Q ( Qdiag ); |
|---|
| 90 | chmat R ( Rdiag ); |
|---|
| 91 | |
|---|
| 92 | RV rQ ( "100","{Q}","4","0" ); |
|---|
| 93 | EKFfixed KFE ( rx, rQ); |
|---|
| 94 | KFE.init_ekf ( Nsimstep*h); |
|---|
| 95 | |
|---|
| 96 | |
|---|
| 97 | ///////////// Particles |
|---|
| 98 | mgamma_fix evolQ ( rQ,rQ ); |
|---|
| 99 | MPF<EKFfixed> M ( rx,rQ,evolQ,evolQ,Npart,KFE ); |
|---|
| 100 | // initialize |
|---|
| 101 | evolQ.set_parameters ( 1000.0 ,Qdiag, 0.5); //sigma = 1/10 mu |
|---|
| 102 | evolQ.condition ( Qdiag ); //Zdenek default |
|---|
| 103 | epdf& pfinit=evolQ._epdf(); |
|---|
| 104 | M.set_est ( pfinit ); |
|---|
| 105 | evolQ.set_parameters ( 100000.0, Qdiag, 0.99999 ); |
|---|
| 106 | |
|---|
| 107 | |
|---|
| 108 | epdf& KFEep = KFE._epdf(); |
|---|
| 109 | epdf& Mep = M._epdf(); |
|---|
| 110 | |
|---|
| 111 | |
|---|
| 112 | mat Xt=zeros ( Ndat ,9 ); //true state from simulator |
|---|
| 113 | mat Dt=zeros ( Ndat,4+2 ); //observation |
|---|
| 114 | mat XtE=zeros ( Ndat, 4 ); |
|---|
| 115 | mat XtM=zeros ( Ndat,4+4 ); //Q + x |
|---|
| 116 | |
|---|
| 117 | // SET SIMULATOR |
|---|
| 118 | pmsmsim_set_parameters ( 0.28,0.003465,0.1989,0.0,4,1.5,0.04, 200., 3e-6, h ); |
|---|
| 119 | double Ww=0.0; |
|---|
| 120 | vec dt ( 2 ); |
|---|
| 121 | vec ut ( 2 ); |
|---|
| 122 | |
|---|
| 123 | for ( int tK=1;tK<Ndat;tK++ ) { |
|---|
| 124 | //Number of steps of a simulator for one step of Kalman |
|---|
| 125 | for ( int ii=0; ii<Nsimstep;ii++ ) { |
|---|
| 126 | //simulator |
|---|
| 127 | set_simulator_t(Ww); |
|---|
| 128 | pmsmsim_step ( Ww ); |
|---|
| 129 | }; |
|---|
| 130 | // collect data |
|---|
| 131 | ut ( 0 ) = KalmanObs[0]; |
|---|
| 132 | ut ( 1 ) = KalmanObs[1]; |
|---|
| 133 | dt ( 0 ) = KalmanObs[2]; |
|---|
| 134 | dt ( 1 ) = KalmanObs[3]; |
|---|
| 135 | //estimator |
|---|
| 136 | KFE.bayes ( concat ( dt,ut ) ); |
|---|
| 137 | M.bayes ( concat ( dt,ut ) ); |
|---|
| 138 | |
|---|
| 139 | Xt.set_row ( tK,vec ( x,9 ) ); //vec from C-array |
|---|
| 140 | Dt.set_row ( tK, concat ( dt,ut,vec_1(sqrt(pow(ut(0),2)+pow(ut(1),2))), vec_1(sqrt(pow(dt(0),2)+pow(dt(1),2))) ) ); |
|---|
| 141 | XtE.set_row ( tK,KFEep.mean() ); |
|---|
| 142 | XtM.set_row ( tK,Mep.mean() ); |
|---|
| 143 | } |
|---|
| 144 | |
|---|
| 145 | char tmpstr[200]; |
|---|
| 146 | sprintf(tmpstr,"%s/%s","herez/","format"); |
|---|
| 147 | ofstream form(tmpstr); |
|---|
| 148 | form << "# Experimetal header file"<< endl; |
|---|
| 149 | dirfile_write(form,"herez/",Xt,"X","{isa isb om th }" ); |
|---|
| 150 | dirfile_write ( form,"herez",XtM,"XtM","{q1 q2 q3 q4 isa isb om th }" ); |
|---|
| 151 | dirfile_write ( form,"herez",XtE,"XE","{isa isb om th }" ); |
|---|
| 152 | dirfile_write ( form,"herez",Dt,"Dt","{isa isb ua ub }" ); |
|---|
| 153 | |
|---|
| 154 | return 0; |
|---|
| 155 | } |
|---|
