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6c38a1db37
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bf389cd012
| Author | SHA1 | Date | |
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bf389cd012 | ||
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11df24f592 |
@@ -66,6 +66,8 @@ public:
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void reset_speed_measurement();
|
void reset_speed_measurement();
|
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|
void reset_controller();
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||||||
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||||||
void led_on();
|
void led_on();
|
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void led_off();
|
void led_off();
|
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@@ -3,13 +3,14 @@
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class P_controller
|
class P_controller
|
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{
|
{
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private:
|
protected:
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double Kp;
|
double Kp;
|
||||||
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public:
|
public:
|
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P_controller(double Kp);
|
P_controller(double Kp);
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|
virtual ~P_controller() {}
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||||||
double update(double ref, double actual);
|
virtual double update(double ref, double actual);
|
||||||
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virtual void reset() {}
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};
|
};
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||||||
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#endif
|
#endif
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@@ -0,0 +1,21 @@
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#ifndef PI_CONTROLLER_H
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#define PI_CONTROLLER_H
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#include "p_controller.h"
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class PI_controller : public P_controller
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{
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private:
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static constexpr double U_MAX = 100.0; // %
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static constexpr double U_MIN = -100.0; // %
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double Ti;
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double T;
|
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double integral;
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public:
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PI_controller(double Kp, double Ti, double T);
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||||||
|
double update(double ref, double actual) override;
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|
void reset() override;
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|
};
|
||||||
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||||||
|
#endif
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@@ -14,4 +14,12 @@ board = nanoatmega328new
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|||||||
framework = arduino
|
framework = arduino
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monitor_speed = 115200
|
monitor_speed = 115200
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test_framework = unity
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test_build_src = yes
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; [env:native]
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; platform = native
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; test_framework = unity
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; test_build_src = yes
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|
; build_src_filter = -<*> +<p_controller.cpp> +<pi_controller.cpp>
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|||||||
+11
-4
@@ -1,9 +1,12 @@
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|
// main.cpp er sleppt i test-build (pio test) svo setup()/loop() rekist ekki a prof
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#ifndef PIO_UNIT_TESTING
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#include <Arduino.h>
|
#include <Arduino.h>
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#include <avr/interrupt.h>
|
#include <avr/interrupt.h>
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||||||
|
|
||||||
#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"
|
||||||
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||||||
@@ -16,9 +19,12 @@ RotaryEncoderDriver encoder;
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|
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||||||
MotorDriver motor;
|
MotorDriver motor;
|
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||||||
const double KP = 12.5;
|
const double Kp = 12.5;
|
||||||
|
const double Ti = 1.0;
|
||||||
|
const double T = 0.004;
|
||||||
|
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P_controller controller(KP);
|
// P_controller controller(Kp);
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|
PI_controller controller(Kp, Ti, T);
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|
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||||||
InitializationState initialization_state;
|
InitializationState initialization_state;
|
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@@ -85,4 +91,5 @@ int main()
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// int main(){
|
// int main(){
|
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// return 0;
|
// return 0;
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// }
|
// }
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|
#endif // PIO_UNIT_TESTING
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@@ -120,6 +120,11 @@ void MotorController::reset_speed_measurement()
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encoder.reset_speed_measurement();
|
encoder.reset_speed_measurement();
|
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}
|
}
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void MotorController::reset_controller()
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{
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|
controller.reset();
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}
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void MotorController::to_stopped()
|
void MotorController::to_stopped()
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||||||
{
|
{
|
||||||
transition_to(stopped_state);
|
transition_to(stopped_state);
|
||||||
|
|||||||
@@ -8,6 +8,8 @@ void OperationalState::enter()
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{
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{
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Serial.println("State: Operational");
|
Serial.println("State: Operational");
|
||||||
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context->reset_controller();
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|
|
||||||
context->led_on();
|
context->led_on();
|
||||||
}
|
}
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@@ -0,0 +1,32 @@
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#include "pi_controller.h"
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|
PI_controller::PI_controller(double Kp, double Ti, double T) : P_controller(Kp), Ti(Ti), T(T), integral(0.0)
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{
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|
}
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double PI_controller::update(double ref, double actual)
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{
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double e = ref - actual;
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double new_integral = integral + e * T;
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double u = Kp * (e + new_integral / Ti);
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if (u > U_MAX)
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|
{
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|
u = U_MAX;
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|
}
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|
else if (u < U_MIN)
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{
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|
u = U_MIN;
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|
}
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||||||
|
else
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|
{
|
||||||
|
integral = new_integral;
|
||||||
|
}
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|
return u;
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|
// return 0.0;
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|
}
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|
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|
void PI_controller::reset()
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|
{
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|
integral = 0.0;
|
||||||
|
}
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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"
|
||||||
|
#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);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 0.0, c.update(10.0, 10.0));
|
||||||
|
}
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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);
|
||||||
|
double e = 5.0;
|
||||||
|
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);
|
||||||
|
double e = 5.0;
|
||||||
|
double u = 0.0;
|
||||||
|
for (int n = 1; n <= 5; n++)
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|
{
|
||||||
|
u = c.update(e, 0.0);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + n * e * T / TI), u);
|
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|
}
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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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|
{
|
||||||
|
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));
|
||||||
|
}
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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);
|
||||||
|
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 100.0, c.update(10000.0, 0.0));
|
||||||
|
}
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|
// Alt flow: mettun í -100 %
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void test_saturates_low(void)
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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);
|
||||||
|
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
|
||||||
|
TEST_ASSERT_TRUE(u < 0.0);
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|
}
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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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||||||
|
{
|
||||||
|
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
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|
void test_polymorphic_update(void)
|
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|
{
|
||||||
|
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
|
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|
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();
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|
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
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||||||
|
// 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
Block a user