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| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
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93378fd928 | ||
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c5616870eb | ||
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eb402d5da5 | ||
|
|
a5c2da8bae | ||
|
|
bf389cd012 | ||
|
|
11df24f592 | ||
|
|
6c38a1db37 | ||
|
|
9607a26f8f | ||
|
|
1d93605cc3 | ||
|
|
be4cf10d7e | ||
|
|
3c5cedc413 | ||
|
|
fa30d35401 | ||
|
|
484686f8d1 | ||
|
|
d96da75bdf |
@@ -4,6 +4,8 @@ __pycache__
|
|||||||
*.csv
|
*.csv
|
||||||
*.typ
|
*.typ
|
||||||
*.pdf
|
*.pdf
|
||||||
|
scripts
|
||||||
|
*.bak
|
||||||
|
|
||||||
# Vélarsértækar skrár sem PlatformIO býr til sjálft
|
# Vélarsértækar skrár sem PlatformIO býr til sjálft
|
||||||
.vscode/c_cpp_properties.json
|
.vscode/c_cpp_properties.json
|
||||||
|
|||||||
@@ -10,21 +10,41 @@ skinparam state {
|
|||||||
[*] --> Initialization
|
[*] --> Initialization
|
||||||
|
|
||||||
state Initialization
|
state Initialization
|
||||||
Initialization : Entry / Stop motor
|
Initialization : Entry / Stop motor
|
||||||
Initialization : Do / Initialize internal parameters
|
Initialization : Entry / Initialize internal parameters
|
||||||
Initialization : Do / Reset speed measurement
|
Initialization : Entry / Reset speed measurement
|
||||||
Initialization : Do / Wait 2 seconds
|
Initialization : Do / Wait 2 seconds
|
||||||
Initialization : Exit / Send Boot-up message
|
Initialization : Exit / Send Boot-up message
|
||||||
|
|
||||||
|
state PreOperational
|
||||||
|
PreOperational : Entry / Stop motor
|
||||||
|
PreOperational : Do / Blink LED at 1 Hz
|
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|
PreOperational : Do / Accept Kp and Ti configuration
|
||||||
|
PreOperational : Do / Select P or PI controller [c]
|
||||||
|
PreOperational : Exit / LED off
|
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|
|
||||||
state Operational
|
state Operational
|
||||||
Operational : Entry / LED on
|
Operational : Entry / LED on
|
||||||
Operational : Do / Run speed controller
|
Operational : Do / Run speed controller
|
||||||
Operational : Exit / Stop motor and LED off
|
Operational : Exit / Stop motor and LED off
|
||||||
|
|
||||||
|
state Stopped
|
||||||
|
Stopped : Entry / Stop motor
|
||||||
|
Stopped : Do / Blink LED at 2 Hz
|
||||||
|
Stopped : Exit / LED off
|
||||||
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Initialization --> Operational : initialization\n complete
|
Initialization -r-> PreOperational : initialization\n complete
|
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Operational --> Initialization : reset
|
' Initialization -d-> Operational : initialization\n complete
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|
PreOperational -d-> Operational : set operational [o]
|
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|
PreOperational -l--> Initialization : reset [r]
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||||||
|
Operational -u-> PreOperational : set pre-operational [p]
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|
Operational -> Initialization : reset [r]
|
||||||
|
Operational --> Stopped : fault detected
|
||||||
|
|
||||||
|
Stopped -l-> Initialization : reset [r]
|
||||||
|
Stopped -> Operational : set operational [o]
|
||||||
|
Stopped -u-> PreOperational : set pre-operational [p]
|
||||||
|
|
||||||
@enduml
|
@enduml
|
||||||
|
|||||||
@@ -19,16 +19,22 @@ private:
|
|||||||
State* current_state;
|
State* current_state;
|
||||||
|
|
||||||
State& initialization_state;
|
State& initialization_state;
|
||||||
|
State& pre_operational_state;
|
||||||
State& operational_state;
|
State& operational_state;
|
||||||
|
State& stopped_state;
|
||||||
|
|
||||||
RotaryEncoderDriver& encoder;
|
RotaryEncoderDriver& encoder;
|
||||||
MotorDriver& motor;
|
MotorDriver& motor;
|
||||||
P_controller& controller;
|
P_controller* controller;
|
||||||
|
|
||||||
Digital_out led;
|
Digital_out led;
|
||||||
|
|
||||||
double reference_rpm;
|
double reference_rpm;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Síðasta sýni, notað fyrir CSV-útprentun
|
||||||
|
double last_actual_rpm;
|
||||||
|
double last_pwm;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
public:
|
public:
|
||||||
MotorController(
|
MotorController(
|
||||||
@@ -36,7 +42,9 @@ public:
|
|||||||
MotorDriver& motor,
|
MotorDriver& motor,
|
||||||
P_controller& controller,
|
P_controller& controller,
|
||||||
State& initialization,
|
State& initialization,
|
||||||
State& operational
|
State& pre_operational,
|
||||||
|
State& operational,
|
||||||
|
State& stopped
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -51,15 +59,34 @@ public:
|
|||||||
|
|
||||||
void to_initialization();
|
void to_initialization();
|
||||||
|
|
||||||
|
void to_pre_operational();
|
||||||
|
|
||||||
void to_operational();
|
void to_operational();
|
||||||
|
|
||||||
|
void to_stopped();
|
||||||
|
|
||||||
void run_speed_controller();
|
bool fault_active();
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Skilar true þegar nýtt sýni var keyrt í gegnum stýringuna
|
||||||
|
bool run_speed_controller();
|
||||||
|
|
||||||
|
double get_reference_rpm() const { return reference_rpm; }
|
||||||
|
double get_actual_rpm() const { return last_actual_rpm; }
|
||||||
|
double get_pwm() const { return last_pwm; }
|
||||||
|
|
||||||
void stop_motor();
|
void stop_motor();
|
||||||
|
|
||||||
void reset_speed_measurement();
|
void reset_speed_measurement();
|
||||||
|
|
||||||
|
void reset_controller();
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_Kp(double value);
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_Ti(double value);
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_controller(P_controller& new_controller);
|
||||||
|
|
||||||
void led_on();
|
void led_on();
|
||||||
|
|
||||||
void led_off();
|
void led_off();
|
||||||
|
|||||||
@@ -9,10 +9,14 @@ public:
|
|||||||
void begin();
|
void begin();
|
||||||
|
|
||||||
void forward();
|
void forward();
|
||||||
|
|
||||||
void reverse();
|
void reverse();
|
||||||
|
|
||||||
void stop();
|
void stop();
|
||||||
|
|
||||||
void set(double pwm);
|
void set(double pwm);
|
||||||
|
|
||||||
|
bool fault_active(); // Fault detection for part 2
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
#endif
|
#endif
|
||||||
@@ -2,10 +2,20 @@
|
|||||||
#define OPERATIONAL_STATE_H
|
#define OPERATIONAL_STATE_H
|
||||||
|
|
||||||
#include "state.h"
|
#include "state.h"
|
||||||
|
#include <stdint.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
// Sett á 1 til að prenta CSV (time_ms,ref_rpm,actual_rpm,pwm) í Operational,
|
||||||
|
// t.d. fyrir step og load response. Einnig hægt með build_flags = -D LOG_CSV=1
|
||||||
|
#ifndef LOG_CSV
|
||||||
|
#define LOG_CSV 0
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
class OperationalState : public State
|
class OperationalState : public State
|
||||||
{
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
uint32_t sample_count = 0;
|
||||||
|
|
||||||
public:
|
public:
|
||||||
void enter() override;
|
void enter() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
+14
-3
@@ -3,13 +3,24 @@
|
|||||||
|
|
||||||
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() {}
|
||||||
|
virtual double update(double ref, double actual);
|
||||||
|
virtual void reset() {}
|
||||||
|
|
||||||
double update(double ref, double actual);
|
virtual void set_Kp(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Kp = value;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void set_Ti(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// P controller does not use Ti
|
||||||
|
}
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
#endif
|
#endif
|
||||||
|
|||||||
@@ -0,0 +1,23 @@
|
|||||||
|
#ifndef PI_CONTROLLER_H
|
||||||
|
#define PI_CONTROLLER_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "p_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
class PI_controller : public P_controller
|
||||||
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
static constexpr double U_MAX = 100.0; // %
|
||||||
|
static constexpr double U_MIN = -100.0; // %
|
||||||
|
|
||||||
|
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;
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_Ti(double value) override;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,43 @@
|
|||||||
|
#ifndef PRE_OPERATIONAL_STATE_H
|
||||||
|
#define PRE_OPERATIONAL_STATE_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "state.h"
|
||||||
|
#include "stdint.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
class P_controller;
|
||||||
|
|
||||||
|
class PreOperationalState : public State
|
||||||
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
P_controller& p_controller;
|
||||||
|
P_controller& pi_controller;
|
||||||
|
bool pi_selected;
|
||||||
|
|
||||||
|
unsigned long previous_time;
|
||||||
|
bool led_state;
|
||||||
|
|
||||||
|
//bool waiting_for_kp;
|
||||||
|
//bool waiting_for_ti;
|
||||||
|
|
||||||
|
enum InputMode
|
||||||
|
{
|
||||||
|
NONE,
|
||||||
|
ENTER_KP,
|
||||||
|
ENTER_TI
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
InputMode input_mode;
|
||||||
|
|
||||||
|
char input_buffer[16];
|
||||||
|
uint8_t input_index;
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
PreOperationalState(P_controller& p_controller, P_controller& pi_controller);
|
||||||
|
|
||||||
|
void enter() override;
|
||||||
|
void update() override;
|
||||||
|
void command(char c) override;
|
||||||
|
void exit() override;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -0,0 +1,25 @@
|
|||||||
|
#ifndef STOPPED_STATE_H
|
||||||
|
#define STOPPED_STATE_H
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "state.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
class StoppedState : public State
|
||||||
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
unsigned long previous_time; // Used for blinking LED
|
||||||
|
bool led_state; // Ditto
|
||||||
|
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
StoppedState();
|
||||||
|
|
||||||
|
void enter() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void update() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void command(char c) override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void exit() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
#endif
|
||||||
@@ -14,4 +14,8 @@ board = nanoatmega328new
|
|||||||
framework = arduino
|
framework = arduino
|
||||||
|
|
||||||
monitor_speed = 115200
|
monitor_speed = 115200
|
||||||
|
test_framework = unity
|
||||||
|
test_build_src = yes
|
||||||
|
|
||||||
|
; CSV-útprentun í Operational fyrir step/load response (sjá capture_serial.py)
|
||||||
|
; build_flags = -D LOG_CSV=1
|
||||||
|
|||||||
@@ -24,7 +24,8 @@ void InitializationState::update()
|
|||||||
// Non-blocking bið svo aðallykkjan haldi áfram að keyra
|
// Non-blocking bið svo aðallykkjan haldi áfram að keyra
|
||||||
if (millis() - enter_time_ms >= WAIT_MS)
|
if (millis() - enter_time_ms >= WAIT_MS)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
context->to_operational();
|
context->to_pre_operational();
|
||||||
|
// context->to_operational();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
+25
-20
@@ -1,69 +1,76 @@
|
|||||||
|
// 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"
|
||||||
|
|
||||||
#include "initialization_state.h"
|
#include "initialization_state.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "pre_operational_state.h"
|
||||||
|
|
||||||
#include "operational_state.h"
|
#include "operational_state.h"
|
||||||
|
#include "stopped_state.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
RotaryEncoderDriver encoder;
|
RotaryEncoderDriver encoder;
|
||||||
|
|
||||||
MotorDriver motor;
|
MotorDriver motor;
|
||||||
|
|
||||||
const double KP = 12.5;
|
const double Kp_P = 10.0; // P-controller from Project 2
|
||||||
|
|
||||||
P_controller controller(KP);
|
const double Kp = 10.125; // Ziegler-Nichols PI
|
||||||
|
const double Ti = 0.0334;
|
||||||
|
const double T = 0.004;
|
||||||
|
|
||||||
|
P_controller p_controller(Kp_P);
|
||||||
|
PI_controller pi_controller(Kp, Ti, T);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
InitializationState initialization_state;
|
InitializationState initialization_state;
|
||||||
|
// Pre-operational velur á milli stýringanna með 'c'
|
||||||
|
PreOperationalState pre_operational_state(p_controller, pi_controller);
|
||||||
OperationalState operational_state;
|
OperationalState operational_state;
|
||||||
|
StoppedState stopped_state;
|
||||||
|
|
||||||
// Stöðurnar verða að vera skilgreindar á undan motor_controller
|
// Stöðurnar verða að vera skilgreindar á undan motor_controller
|
||||||
MotorController motor_controller(
|
MotorController motor_controller(
|
||||||
encoder,
|
encoder,
|
||||||
motor,
|
motor,
|
||||||
controller,
|
pi_controller, // Sjálfgefin stýring
|
||||||
initialization_state,
|
initialization_state,
|
||||||
operational_state
|
pre_operational_state,
|
||||||
|
operational_state,
|
||||||
|
stopped_state
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
int main()
|
int main()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
init();
|
init();
|
||||||
|
|
||||||
Serial.begin(115200);
|
Serial.begin(115200);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
cli();
|
cli();
|
||||||
|
|
||||||
encoder.begin();
|
encoder.begin();
|
||||||
|
|
||||||
motor.begin();
|
motor.begin();
|
||||||
|
|
||||||
sei();
|
sei();
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
motor_controller.begin();
|
motor_controller.begin();
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
while (true)
|
while (true)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
if (Serial.available() > 0)
|
if (Serial.available() > 0)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
char c = Serial.read();
|
char c = Serial.read();
|
||||||
|
|
||||||
if (c != '\n' && c != '\r')
|
motor_controller.command(c);
|
||||||
{
|
|
||||||
motor_controller.command(c);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -74,6 +81,4 @@ int main()
|
|||||||
return 0;
|
return 0;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// int main(){
|
#endif
|
||||||
// return 0;
|
|
||||||
// }
|
|
||||||
|
|||||||
+89
-16
@@ -9,22 +9,42 @@ MotorController::MotorController(
|
|||||||
MotorDriver& motor,
|
MotorDriver& motor,
|
||||||
P_controller& controller,
|
P_controller& controller,
|
||||||
State& initialization,
|
State& initialization,
|
||||||
State& operational
|
State& pre_operational,
|
||||||
|
State& operational,
|
||||||
|
State& stopped
|
||||||
)
|
)
|
||||||
: current_state(nullptr),
|
: current_state(nullptr),
|
||||||
initialization_state(initialization),
|
initialization_state(initialization),
|
||||||
|
pre_operational_state(pre_operational),
|
||||||
operational_state(operational),
|
operational_state(operational),
|
||||||
|
stopped_state(stopped),
|
||||||
encoder(encoder),
|
encoder(encoder),
|
||||||
motor(motor),
|
motor(motor),
|
||||||
controller(controller),
|
controller(&controller),
|
||||||
led(LED_PIN),
|
led(LED_PIN),
|
||||||
reference_rpm(DEFAULT_REFERENCE_RPM)
|
reference_rpm(DEFAULT_REFERENCE_RPM),
|
||||||
|
last_actual_rpm(0.0),
|
||||||
|
last_pwm(0.0)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
initialization_state.set_context(this);
|
initialization_state.set_context(this);
|
||||||
|
pre_operational_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();
|
||||||
@@ -70,6 +90,11 @@ void MotorController::to_initialization()
|
|||||||
transition_to(initialization_state);
|
transition_to(initialization_state);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::to_pre_operational()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
transition_to(pre_operational_state);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void MotorController::to_operational()
|
void MotorController::to_operational()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
@@ -77,20 +102,37 @@ void MotorController::to_operational()
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void MotorController::run_speed_controller()
|
bool MotorController::run_speed_controller()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
if (encoder.new_speed_available())
|
if (!encoder.new_speed_available())
|
||||||
{
|
{
|
||||||
double actual = encoder.rpm();
|
return false;
|
||||||
|
|
||||||
double pwm_percent =
|
|
||||||
controller.update(reference_rpm, actual);
|
|
||||||
|
|
||||||
double pwm =
|
|
||||||
pwm_percent * PWM_PER_PERCENT;
|
|
||||||
|
|
||||||
motor.set(pwm);
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
double actual = encoder.rpm();
|
||||||
|
|
||||||
|
double pwm_percent =
|
||||||
|
controller->update(reference_rpm, actual);
|
||||||
|
|
||||||
|
double pwm =
|
||||||
|
pwm_percent * PWM_PER_PERCENT;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Klippt hér svo last_pwm sé nákvæmlega það sem fer á mótorinn
|
||||||
|
if (pwm > 255.0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
pwm = 255.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (pwm < -255.0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
pwm = -255.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
motor.set(pwm);
|
||||||
|
|
||||||
|
last_actual_rpm = actual;
|
||||||
|
last_pwm = pwm;
|
||||||
|
|
||||||
|
return true;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -105,14 +147,45 @@ void MotorController::reset_speed_measurement()
|
|||||||
encoder.reset_speed_measurement();
|
encoder.reset_speed_measurement();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::reset_controller()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
controller->reset();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::set_Kp(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
controller->set_Kp(value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::set_Ti(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
controller->set_Ti(value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::set_controller(P_controller& new_controller)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
controller = &new_controller;
|
||||||
|
|
||||||
|
controller->reset();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void MotorController::to_stopped()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
transition_to(stopped_state);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
bool MotorController::fault_active()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return motor.fault_active();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void MotorController::led_on()
|
void MotorController::led_on()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
led.set_hi();
|
led.set_hi();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void MotorController::led_off()
|
void MotorController::led_off()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
led.set_lo();
|
led.set_lo();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -43,10 +43,16 @@ void MotorDriver::begin()
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
// Arduino D3 = PD3 = AIN1
|
// Arduino D3 = PD3 = AIN1
|
||||||
// Arduino D11 = PB3 = AIN2
|
// Arduino D11 = PB3 = AIN2
|
||||||
|
// Arduino D4 = PD4 = FLT
|
||||||
|
|
||||||
DDRD |= (1 << DDD3);
|
DDRD |= (1 << DDD3);
|
||||||
DDRB |= (1 << DDB3);
|
DDRB |= (1 << DDB3);
|
||||||
|
|
||||||
|
DDRD &= ~(1 << DDD4);
|
||||||
|
|
||||||
|
PORTD |= (1 << PORTD4); // Enable pull-up resistor on D4 for part 2
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
// Timer2 Fast PWM
|
// Timer2 Fast PWM
|
||||||
TCCR2A = 0;
|
TCCR2A = 0;
|
||||||
TCCR2B = 0;
|
TCCR2B = 0;
|
||||||
@@ -116,3 +122,9 @@ void MotorDriver::set(double pwm)
|
|||||||
ain2_pwm(duty);
|
ain2_pwm(duty);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
bool MotorDriver::fault_active()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
return !(PIND & (1 << PIND4));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -8,13 +8,52 @@ void OperationalState::enter()
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
Serial.println("State: Operational");
|
Serial.println("State: Operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->reset_controller();
|
||||||
|
|
||||||
context->led_on();
|
context->led_on();
|
||||||
|
|
||||||
|
sample_count = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
#if LOG_CSV
|
||||||
|
Serial.println("time_ms,ref_rpm,actual_rpm,pwm");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Part 1
|
||||||
|
|
||||||
|
//void OperationalState::update()
|
||||||
|
//{
|
||||||
|
// context->run_speed_controller();
|
||||||
|
//}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Part 2
|
||||||
|
|
||||||
void OperationalState::update()
|
void OperationalState::update()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
context->run_speed_controller();
|
if (context->fault_active())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Fault detected");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_stopped();
|
||||||
|
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (context->run_speed_controller())
|
||||||
|
{
|
||||||
|
sample_count++;
|
||||||
|
|
||||||
|
#if LOG_CSV
|
||||||
|
// 4 ms á milli sýna, tíminn byrjar á 0 við hverja innkomu í Operational
|
||||||
|
Serial.print(sample_count * 4UL);
|
||||||
|
Serial.print(',');
|
||||||
|
Serial.print(context->get_reference_rpm(), 1);
|
||||||
|
Serial.print(',');
|
||||||
|
Serial.print(context->get_actual_rpm(), 2);
|
||||||
|
Serial.print(',');
|
||||||
|
Serial.println(context->get_pwm(), 1);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -26,6 +65,13 @@ void OperationalState::command(char c)
|
|||||||
|
|
||||||
context->to_initialization();
|
context->to_initialization();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 'p' || c == 'P')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: set pre-operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_pre_operational();
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
@@ -0,0 +1,37 @@
|
|||||||
|
#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;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PI_controller::set_Ti(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Ti = value;
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,161 @@
|
|||||||
|
#include "pre_operational_state.h"
|
||||||
|
#include "motor_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <Arduino.h>
|
||||||
|
#include <stdlib.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
PreOperationalState::PreOperationalState(P_controller& p_controller, P_controller& pi_controller)
|
||||||
|
: p_controller(p_controller),
|
||||||
|
pi_controller(pi_controller),
|
||||||
|
pi_selected(true),
|
||||||
|
previous_time(0),
|
||||||
|
led_state(false),
|
||||||
|
//waiting_for_kp(false),
|
||||||
|
//waiting_for_ti(false),
|
||||||
|
input_mode(NONE),
|
||||||
|
input_index(0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PreOperationalState::enter()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("State: Pre-operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->stop_motor();
|
||||||
|
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
|
||||||
|
led_state = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
previous_time = millis();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PreOperationalState::update()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
unsigned long current_time = millis();
|
||||||
|
|
||||||
|
if (current_time - previous_time >= 500)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
previous_time = current_time;
|
||||||
|
|
||||||
|
led_state = !led_state;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (led_state)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_on();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PreOperationalState::command(char c)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// We are currently entering a Kp or Ti value
|
||||||
|
if (input_mode != NONE)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// Enter pressed
|
||||||
|
if (c == '\n' || c == '\r')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (input_index > 0)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// End the string
|
||||||
|
input_buffer[input_index] = '\0';
|
||||||
|
|
||||||
|
// Convert text to a number
|
||||||
|
double value = atof(input_buffer);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (input_mode == ENTER_KP)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->set_Kp(value);
|
||||||
|
|
||||||
|
Serial.print("Kp set to: ");
|
||||||
|
Serial.println(value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else if (input_mode == ENTER_TI)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->set_Ti(value);
|
||||||
|
|
||||||
|
Serial.print("Ti set to: ");
|
||||||
|
Serial.println(value);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Finished entering a value
|
||||||
|
input_index = 0;
|
||||||
|
input_mode = NONE;
|
||||||
|
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Store number characters
|
||||||
|
if ((c >= '0' && c <= '9') ||
|
||||||
|
c == '.' ||
|
||||||
|
c == '-')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (input_index < sizeof(input_buffer) - 1)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
input_buffer[input_index] = c;
|
||||||
|
input_index++;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Normal state commands
|
||||||
|
if (c == 'o' || c == 'O')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: set operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_operational();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 'r' || c == 'R')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: reset");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_initialization();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 'k' || c == 'K')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
input_mode = ENTER_KP;
|
||||||
|
input_index = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
Serial.println("Enter Kp and press Enter:");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 't' || c == 'T')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
input_mode = ENTER_TI;
|
||||||
|
input_index = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
Serial.println("Enter Ti and press Enter:");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Select controller algorithm, the controller is passed to the motor controller
|
||||||
|
else if (c == 'c' || c == 'C')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
pi_selected = !pi_selected;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (pi_selected)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->set_controller(pi_controller);
|
||||||
|
Serial.println("Controller: PI");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->set_controller(p_controller);
|
||||||
|
Serial.println("Controller: P");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void PreOperationalState::exit()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -0,0 +1,81 @@
|
|||||||
|
#include "stopped_state.h"
|
||||||
|
#include "motor_controller.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <Arduino.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
StoppedState::StoppedState()
|
||||||
|
: previous_time(0),
|
||||||
|
led_state(false)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void StoppedState::enter()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("State: Stopped");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->stop_motor();
|
||||||
|
|
||||||
|
led_state = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
|
||||||
|
previous_time = millis();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Controlling the blinking of the LED @ 2Hz
|
||||||
|
|
||||||
|
void StoppedState::update()
|
||||||
|
{
|
||||||
|
unsigned long current_time = millis();
|
||||||
|
|
||||||
|
if (current_time - previous_time >= 250)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
previous_time = current_time;
|
||||||
|
|
||||||
|
led_state = !led_state;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (led_state)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_on();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Commands for Stopped [ r = reset and o for operational]
|
||||||
|
|
||||||
|
void StoppedState::command(char c)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
if (c == 'r' || c == 'R')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: reset");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_initialization();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 'o' || c == 'O')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: set operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_operational();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 'p' || c == 'P')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: set pre-operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_pre_operational();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
void StoppedState::exit()
|
||||||
|
{
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context->led_off();
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}
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@@ -0,0 +1,150 @@
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#include <unity.h>
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// #ifdef ARDUINO
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#include <Arduino.h>
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// #endif
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#include "p_controller.h"
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#include "pi_controller.h"
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static const double KP = 2.0;
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static const double TI = 1.0;
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static const double T = 0.1;
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static const double TOL = 1e-4; // double er 32-bita float a AVR
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// void setUp(void) {}
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// void tearDown(void) {}
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// Normal flow: engin villa -> ekkert úttak
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void test_zero_error_gives_zero_output(void)
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{
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PI_controller c(KP, TI, T);
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TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 0.0, c.update(10.0, 10.0));
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}
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// Normal flow: fyrsta skref u = Kp * (e + e*T/Ti)
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void test_first_step(void)
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{
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PI_controller c(KP, TI, T);
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|
double e = 5.0;
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|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + e * T / TI), c.update(e, 0.0));
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||||||
|
}
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// Normal flow: stöðug villa safnast upp, u_n = Kp * (e + n*e*T/Ti)
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void test_integral_accumulates(void)
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{
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PI_controller c(KP, TI, T);
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||||||
|
double e = 5.0;
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|
double u = 0.0;
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||||||
|
for (int n = 1; n <= 5; n++)
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|
{
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|
u = c.update(e, 0.0);
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||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + n * e * T / TI), u);
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|
}
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|
}
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// Normal flow: þegar villan er orðin 0 heldur integralið úttakinu uppi
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void test_output_held_when_error_zero(void)
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{
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|
PI_controller c(KP, TI, T);
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||||||
|
double e = 5.0;
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||||||
|
for (int n = 0; n < 5; n++)
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||||||
|
{
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|
c.update(e, 0.0);
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||||||
|
}
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||||||
|
double E = 5 * e * T;
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||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * E / TI, c.update(0.0, 0.0));
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||||||
|
}
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// Alt flow: villa langt utan getu -> mettun í +100 %
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void test_saturates_high(void)
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|
{
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||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
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||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 100.0, c.update(10000.0, 0.0));
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||||||
|
}
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|
// Alt flow: mettun í -100 %
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void test_saturates_low(void)
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||||||
|
{
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||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, -100.0, c.update(-10000.0, 0.0));
|
||||||
|
}
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|
// Alt flow: anti-windup. Eftir langa mettun á lítil neikvæð villa
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// strax að gefa úttak undir mettun (integralið óx ekki)
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void test_no_integral_windup(void)
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|
{
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|
PI_controller c(KP, TI, T);
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||||||
|
for (int n = 0; n < 1000; n++)
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|
{
|
||||||
|
c.update(10000.0, 0.0);
|
||||||
|
}
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|
double u = c.update(0.0, 1.0); // e = -1
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|
TEST_ASSERT_TRUE(u < 0.0);
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|
}
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// Alt flow: reset (stopped -> operational) hreinsar integralið
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void test_reset_clears_integral(void)
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|
{
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||||||
|
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||||
|
for (int n = 0; n < 5; n++)
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||||||
|
{
|
||||||
|
c.update(5.0, 0.0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
c.reset();
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 0.0, c.update(0.0, 0.0));
|
||||||
|
}
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||||||
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|
// Polymorphism: kall í gegnum P_controller& gefur PI hegðun
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void test_polymorphic_update(void)
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|
{
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|
PI_controller pi(KP, TI, T);
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||||||
|
P_controller& c = pi;
|
||||||
|
double e = 5.0;
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||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + e * T / TI), c.update(e, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
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|
// P_controller hegðar sér óbreytt
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|
void test_p_controller_unchanged(void)
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||||||
|
{
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||||||
|
P_controller c(KP);
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||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * 5.0, c.update(5.0, 0.0));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
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||||||
|
void setup()
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||||||
|
{
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|
// init();
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|
delay(2000);
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|
UNITY_BEGIN();
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||||||
|
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();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
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|
void loop() {}
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|
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// #ifdef ARDUINO
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// void setup()
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// {
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|
// delay(2000); // bida eftir serial tengingu eftir reset
|
||||||
|
// run_tests();
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
|
||||||
|
// void loop()
|
||||||
|
// {
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// #else
|
||||||
|
// int main(int argc, char** argv)
|
||||||
|
// {
|
||||||
|
// return run_tests();
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
// #endif
|
||||||
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