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| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
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bf389cd012 | ||
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11df24f592 | ||
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6c38a1db37 | ||
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|
9607a26f8f | ||
|
|
3c5cedc413 | ||
|
|
fa30d35401 |
@@ -18,9 +18,9 @@ private:
|
|||||||
|
|
||||||
State* current_state;
|
State* current_state;
|
||||||
|
|
||||||
State* initialization_state;
|
State& initialization_state;
|
||||||
State* operational_state;
|
State& operational_state;
|
||||||
State* stopped_state;
|
State& stopped_state;
|
||||||
|
|
||||||
RotaryEncoderDriver& encoder;
|
RotaryEncoderDriver& encoder;
|
||||||
MotorDriver& motor;
|
MotorDriver& motor;
|
||||||
@@ -38,7 +38,7 @@ public:
|
|||||||
P_controller& controller,
|
P_controller& controller,
|
||||||
State& initialization,
|
State& initialization,
|
||||||
State& operational,
|
State& operational,
|
||||||
state& stopped
|
State& stopped
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -66,6 +66,8 @@ public:
|
|||||||
|
|
||||||
void reset_speed_measurement();
|
void reset_speed_measurement();
|
||||||
|
|
||||||
|
void reset_controller();
|
||||||
|
|
||||||
void led_on();
|
void led_on();
|
||||||
|
|
||||||
void led_off();
|
void led_off();
|
||||||
|
|||||||
@@ -3,13 +3,14 @@
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|||||||
|
|
||||||
class P_controller
|
class P_controller
|
||||||
{
|
{
|
||||||
private:
|
protected:
|
||||||
double Kp;
|
double Kp;
|
||||||
|
|
||||||
public:
|
public:
|
||||||
P_controller(double Kp);
|
P_controller(double Kp);
|
||||||
|
virtual ~P_controller() {}
|
||||||
double update(double ref, double actual);
|
virtual double update(double ref, double actual);
|
||||||
|
virtual void reset() {}
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
#endif
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,21 @@
|
|||||||
|
#ifndef PI_CONTROLLER_H
|
||||||
|
#define PI_CONTROLLER_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "p_controller.h"
|
||||||
|
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||||||
|
class PI_controller : public P_controller
|
||||||
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
static constexpr double U_MAX = 100.0; // %
|
||||||
|
static constexpr double U_MIN = -100.0; // %
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||||||
|
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||||||
|
double Ti;
|
||||||
|
double T;
|
||||||
|
double integral;
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
PI_controller(double Kp, double Ti, double T);
|
||||||
|
double update(double ref, double actual) override;
|
||||||
|
void reset() override;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -14,4 +14,12 @@ board = nanoatmega328new
|
|||||||
framework = arduino
|
framework = arduino
|
||||||
|
|
||||||
monitor_speed = 115200
|
monitor_speed = 115200
|
||||||
|
test_framework = unity
|
||||||
|
test_build_src = yes
|
||||||
|
|
||||||
|
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||||||
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; [env:native]
|
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; platform = native
|
||||||
|
; test_framework = unity
|
||||||
|
; test_build_src = yes
|
||||||
|
; build_src_filter = -<*> +<p_controller.cpp> +<pi_controller.cpp>
|
||||||
|
|||||||
+17
-10
@@ -1,9 +1,12 @@
|
|||||||
|
// main.cpp er sleppt i test-build (pio test) svo setup()/loop() rekist ekki a prof
|
||||||
|
#ifndef PIO_UNIT_TESTING
|
||||||
|
|
||||||
#include <Arduino.h>
|
#include <Arduino.h>
|
||||||
#include <avr/interrupt.h>
|
#include <avr/interrupt.h>
|
||||||
|
|
||||||
#include "rotary_encoder_driver.h"
|
#include "rotary_encoder_driver.h"
|
||||||
#include "motor_driver.h"
|
#include "motor_driver.h"
|
||||||
#include "p_controller.h"
|
#include "pi_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
#include "motor_controller.h"
|
#include "motor_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
@@ -16,9 +19,12 @@ RotaryEncoderDriver encoder;
|
|||||||
|
|
||||||
MotorDriver motor;
|
MotorDriver motor;
|
||||||
|
|
||||||
const double KP = 12.5;
|
const double Kp = 12.5;
|
||||||
|
const double Ti = 1.0;
|
||||||
|
const double T = 0.004;
|
||||||
|
|
||||||
P_controller controller(KP);
|
// P_controller controller(Kp);
|
||||||
|
PI_controller controller(Kp, Ti, T);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
InitializationState initialization_state;
|
InitializationState initialization_state;
|
||||||
@@ -33,7 +39,8 @@ MotorController motor_controller(
|
|||||||
motor,
|
motor,
|
||||||
controller,
|
controller,
|
||||||
initialization_state,
|
initialization_state,
|
||||||
operational_state
|
operational_state,
|
||||||
|
stopped_state
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -52,12 +59,11 @@ int main()
|
|||||||
|
|
||||||
sei();
|
sei();
|
||||||
|
|
||||||
|
// motor_controller.set_states(
|
||||||
motor_controller.set_states(
|
// &initialization_state,
|
||||||
&initialization_state,
|
// &operational_state,
|
||||||
&operational_state,
|
// &stopped_state
|
||||||
&stopped_state
|
// );
|
||||||
);
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
motor_controller.begin();
|
motor_controller.begin();
|
||||||
@@ -86,3 +92,4 @@ int main()
|
|||||||
// int main(){
|
// int main(){
|
||||||
// return 0;
|
// return 0;
|
||||||
// }
|
// }
|
||||||
|
#endif // PIO_UNIT_TESTING
|
||||||
|
|||||||
@@ -9,7 +9,8 @@ MotorController::MotorController(
|
|||||||
MotorDriver& motor,
|
MotorDriver& motor,
|
||||||
P_controller& controller,
|
P_controller& controller,
|
||||||
State& initialization,
|
State& initialization,
|
||||||
State& operational
|
State& operational,
|
||||||
|
State& stopped
|
||||||
)
|
)
|
||||||
: current_state(nullptr),
|
: current_state(nullptr),
|
||||||
initialization_state(initialization),
|
initialization_state(initialization),
|
||||||
@@ -23,9 +24,22 @@ MotorController::MotorController(
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
initialization_state.set_context(this);
|
initialization_state.set_context(this);
|
||||||
operational_state.set_context(this);
|
operational_state.set_context(this);
|
||||||
|
stopped_state.set_context(this);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// void MotorController::set_states(
|
||||||
|
// State* initialization,
|
||||||
|
// State* operational,
|
||||||
|
// State* stopped
|
||||||
|
// )
|
||||||
|
|
||||||
|
// initialization_state = initialization;
|
||||||
|
// operational_state = operational;
|
||||||
|
// stopped_state = stopped;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void MotorController::begin()
|
void MotorController::begin()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
led.init();
|
led.init();
|
||||||
@@ -106,17 +120,11 @@ void MotorController::reset_speed_measurement()
|
|||||||
encoder.reset_speed_measurement();
|
encoder.reset_speed_measurement();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::reset_controller()
|
||||||
void MotorController::led_on()
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
led.set_hi();
|
controller.reset();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void MotorController::led_off()
|
|
||||||
{
|
|
||||||
led.set_lo();
|
|
||||||
}
|
|
||||||
void MotorController::to_stopped()
|
void MotorController::to_stopped()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
transition_to(stopped_state);
|
transition_to(stopped_state);
|
||||||
@@ -126,3 +134,14 @@ bool MotorController::fault_active()
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
return motor.fault_active();
|
return motor.fault_active();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::led_on()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
led.set_hi();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::led_off()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
led.set_lo();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -8,6 +8,8 @@ void OperationalState::enter()
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
Serial.println("State: Operational");
|
Serial.println("State: Operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->reset_controller();
|
||||||
|
|
||||||
context->led_on();
|
context->led_on();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
@@ -0,0 +1,32 @@
|
|||||||
|
#include "pi_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
PI_controller::PI_controller(double Kp, double Ti, double T) : P_controller(Kp), Ti(Ti), T(T), integral(0.0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double PI_controller::update(double ref, double actual)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
double e = ref - actual;
|
||||||
|
double new_integral = integral + e * T;
|
||||||
|
double u = Kp * (e + new_integral / Ti);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (u > U_MAX)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
u = U_MAX;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (u < U_MIN)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
u = U_MIN;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
integral = new_integral;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return u;
|
||||||
|
// return 0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PI_controller::reset()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
integral = 0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,150 @@
|
|||||||
|
#include <unity.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
// #ifdef ARDUINO
|
||||||
|
#include <Arduino.h>
|
||||||
|
// #endif
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "p_controller.h"
|
||||||
|
#include "pi_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
static const double KP = 2.0;
|
||||||
|
static const double TI = 1.0;
|
||||||
|
static const double T = 0.1;
|
||||||
|
static const double TOL = 1e-4; // double er 32-bita float a AVR
|
||||||
|
|
||||||
|
// void setUp(void) {}
|
||||||
|
// void tearDown(void) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Normal flow: engin villa -> ekkert úttak
|
||||||
|
void test_zero_error_gives_zero_output(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 0.0, c.update(10.0, 10.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Normal flow: fyrsta skref u = Kp * (e + e*T/Ti)
|
||||||
|
void test_first_step(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
double e = 5.0;
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + e * T / TI), c.update(e, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Normal flow: stöðug villa safnast upp, u_n = Kp * (e + n*e*T/Ti)
|
||||||
|
void test_integral_accumulates(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
double e = 5.0;
|
||||||
|
double u = 0.0;
|
||||||
|
for (int n = 1; n <= 5; n++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
u = c.update(e, 0.0);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + n * e * T / TI), u);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Normal flow: þegar villan er orðin 0 heldur integralið úttakinu uppi
|
||||||
|
void test_output_held_when_error_zero(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
double e = 5.0;
|
||||||
|
for (int n = 0; n < 5; n++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
c.update(e, 0.0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
double E = 5 * e * T;
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * E / TI, c.update(0.0, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Alt flow: villa langt utan getu -> mettun í +100 %
|
||||||
|
void test_saturates_high(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 100.0, c.update(10000.0, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Alt flow: mettun í -100 %
|
||||||
|
void test_saturates_low(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, -100.0, c.update(-10000.0, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Alt flow: anti-windup. Eftir langa mettun á lítil neikvæð villa
|
||||||
|
// strax að gefa úttak undir mettun (integralið óx ekki)
|
||||||
|
void test_no_integral_windup(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
for (int n = 0; n < 1000; n++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
c.update(10000.0, 0.0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
double u = c.update(0.0, 1.0); // e = -1
|
||||||
|
TEST_ASSERT_TRUE(u < 0.0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Alt flow: reset (stopped -> operational) hreinsar integralið
|
||||||
|
void test_reset_clears_integral(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
for (int n = 0; n < 5; n++)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
c.update(5.0, 0.0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
c.reset();
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 0.0, c.update(0.0, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Polymorphism: kall í gegnum P_controller& gefur PI hegðun
|
||||||
|
void test_polymorphic_update(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
PI_controller pi(KP, TI, T);
|
||||||
|
P_controller& c = pi;
|
||||||
|
double e = 5.0;
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + e * T / TI), c.update(e, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// P_controller hegðar sér óbreytt
|
||||||
|
void test_p_controller_unchanged(void)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
P_controller c(KP);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * 5.0, c.update(5.0, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void setup()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// init();
|
||||||
|
delay(2000);
|
||||||
|
UNITY_BEGIN();
|
||||||
|
RUN_TEST(test_zero_error_gives_zero_output);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_first_step);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_integral_accumulates);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_output_held_when_error_zero);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_saturates_high);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_saturates_low);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_no_integral_windup);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_reset_clears_integral);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_polymorphic_update);
|
||||||
|
RUN_TEST(test_p_controller_unchanged);
|
||||||
|
// return UNITY_END();
|
||||||
|
UNITY_END();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void loop() {}
|
||||||
|
|
||||||
|
// #ifdef ARDUINO
|
||||||
|
// void setup()
|
||||||
|
// {
|
||||||
|
// delay(2000); // bida eftir serial tengingu eftir reset
|
||||||
|
// run_tests();
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
|
||||||
|
// void loop()
|
||||||
|
// {
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// #else
|
||||||
|
// int main(int argc, char** argv)
|
||||||
|
// {
|
||||||
|
// return run_tests();
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// #endif
|
||||||
Reference in New Issue
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