Compare commits
4
Commits
Helgi_part4
...
main
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
|
|
93378fd928 | ||
|
|
c5616870eb | ||
|
|
eb402d5da5 | ||
|
|
a5c2da8bae |
@@ -4,6 +4,8 @@ __pycache__
|
||||
*.csv
|
||||
*.typ
|
||||
*.pdf
|
||||
scripts
|
||||
*.bak
|
||||
|
||||
# Vélarsértækar skrár sem PlatformIO býr til sjálft
|
||||
.vscode/c_cpp_properties.json
|
||||
|
||||
@@ -16,6 +16,13 @@ state Initialization
|
||||
Initialization : Do / Wait 2 seconds
|
||||
Initialization : Exit / Send Boot-up message
|
||||
|
||||
state PreOperational
|
||||
PreOperational : Entry / Stop motor
|
||||
PreOperational : Do / Blink LED at 1 Hz
|
||||
PreOperational : Do / Accept Kp and Ti configuration
|
||||
PreOperational : Do / Select P or PI controller [c]
|
||||
PreOperational : Exit / LED off
|
||||
|
||||
state Operational
|
||||
Operational : Entry / LED on
|
||||
Operational : Do / Run speed controller
|
||||
@@ -26,11 +33,18 @@ state Stopped
|
||||
Stopped : Do / Blink LED at 2 Hz
|
||||
Stopped : Exit / LED off
|
||||
|
||||
Initialization --> Operational : initialization complete
|
||||
Operational --> Initialization : reset
|
||||
Initialization -r-> PreOperational : initialization\n complete
|
||||
' Initialization -d-> Operational : initialization\n complete
|
||||
|
||||
PreOperational -d-> Operational : set operational [o]
|
||||
PreOperational -l--> Initialization : reset [r]
|
||||
|
||||
Operational -u-> PreOperational : set pre-operational [p]
|
||||
Operational -> Initialization : reset [r]
|
||||
Operational --> Stopped : fault detected
|
||||
|
||||
Stopped --> Initialization : reset
|
||||
Stopped --> Operational : set operational
|
||||
Stopped -l-> Initialization : reset [r]
|
||||
Stopped -> Operational : set operational [o]
|
||||
Stopped -u-> PreOperational : set pre-operational [p]
|
||||
|
||||
@enduml
|
||||
|
||||
@@ -19,17 +19,22 @@ private:
|
||||
State* current_state;
|
||||
|
||||
State& initialization_state;
|
||||
State& pre_operational_state;
|
||||
State& operational_state;
|
||||
State& stopped_state;
|
||||
|
||||
RotaryEncoderDriver& encoder;
|
||||
MotorDriver& motor;
|
||||
P_controller& controller;
|
||||
P_controller* controller;
|
||||
|
||||
Digital_out led;
|
||||
|
||||
double reference_rpm;
|
||||
|
||||
// Síðasta sýni, notað fyrir CSV-útprentun
|
||||
double last_actual_rpm;
|
||||
double last_pwm;
|
||||
|
||||
|
||||
public:
|
||||
MotorController(
|
||||
@@ -37,6 +42,7 @@ public:
|
||||
MotorDriver& motor,
|
||||
P_controller& controller,
|
||||
State& initialization,
|
||||
State& pre_operational,
|
||||
State& operational,
|
||||
State& stopped
|
||||
);
|
||||
@@ -53,6 +59,8 @@ public:
|
||||
|
||||
void to_initialization();
|
||||
|
||||
void to_pre_operational();
|
||||
|
||||
void to_operational();
|
||||
|
||||
void to_stopped();
|
||||
@@ -60,7 +68,12 @@ public:
|
||||
bool fault_active();
|
||||
|
||||
|
||||
void run_speed_controller();
|
||||
// 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();
|
||||
|
||||
@@ -68,6 +81,12 @@ public:
|
||||
|
||||
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_off();
|
||||
|
||||
@@ -2,10 +2,20 @@
|
||||
#define OPERATIONAL_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
|
||||
{
|
||||
private:
|
||||
uint32_t sample_count = 0;
|
||||
|
||||
public:
|
||||
void enter() override;
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -11,6 +11,16 @@ public:
|
||||
virtual ~P_controller() {}
|
||||
virtual double update(double ref, double actual);
|
||||
virtual void reset() {}
|
||||
|
||||
virtual void set_Kp(double value)
|
||||
{
|
||||
Kp = value;
|
||||
}
|
||||
|
||||
virtual void set_Ti(double value)
|
||||
{
|
||||
// P controller does not use Ti
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
@@ -16,6 +16,8 @@ class PI_controller : public P_controller
|
||||
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
|
||||
+2
-6
@@ -17,9 +17,5 @@ monitor_speed = 115200
|
||||
test_framework = unity
|
||||
test_build_src = yes
|
||||
|
||||
|
||||
; [env:native]
|
||||
; platform = native
|
||||
; test_framework = unity
|
||||
; test_build_src = yes
|
||||
; build_src_filter = -<*> +<p_controller.cpp> +<pi_controller.cpp>
|
||||
; 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
|
||||
if (millis() - enter_time_ms >= WAIT_MS)
|
||||
{
|
||||
context->to_operational();
|
||||
context->to_pre_operational();
|
||||
// context->to_operational();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
+16
-27
@@ -11,6 +11,9 @@
|
||||
#include "motor_controller.h"
|
||||
|
||||
#include "initialization_state.h"
|
||||
|
||||
#include "pre_operational_state.h"
|
||||
|
||||
#include "operational_state.h"
|
||||
#include "stopped_state.h"
|
||||
|
||||
@@ -19,26 +22,29 @@ RotaryEncoderDriver encoder;
|
||||
|
||||
MotorDriver motor;
|
||||
|
||||
const double Kp = 12.5;
|
||||
const double Ti = 1.0;
|
||||
const double Kp_P = 10.0; // P-controller from Project 2
|
||||
|
||||
const double Kp = 10.125; // Ziegler-Nichols PI
|
||||
const double Ti = 0.0334;
|
||||
const double T = 0.004;
|
||||
|
||||
// P_controller controller(Kp);
|
||||
PI_controller controller(Kp, Ti, T);
|
||||
P_controller p_controller(Kp_P);
|
||||
PI_controller pi_controller(Kp, Ti, T);
|
||||
|
||||
|
||||
InitializationState initialization_state;
|
||||
|
||||
// Pre-operational velur á milli stýringanna með 'c'
|
||||
PreOperationalState pre_operational_state(p_controller, pi_controller);
|
||||
OperationalState operational_state;
|
||||
|
||||
StoppedState stopped_state;
|
||||
|
||||
// Stöðurnar verða að vera skilgreindar á undan motor_controller
|
||||
MotorController motor_controller(
|
||||
encoder,
|
||||
motor,
|
||||
controller,
|
||||
pi_controller, // Sjálfgefin stýring
|
||||
initialization_state,
|
||||
pre_operational_state,
|
||||
operational_state,
|
||||
stopped_state
|
||||
);
|
||||
@@ -47,38 +53,24 @@ MotorController motor_controller(
|
||||
int main()
|
||||
{
|
||||
init();
|
||||
|
||||
Serial.begin(115200);
|
||||
|
||||
|
||||
cli();
|
||||
|
||||
encoder.begin();
|
||||
|
||||
motor.begin();
|
||||
|
||||
sei();
|
||||
|
||||
// motor_controller.set_states(
|
||||
// &initialization_state,
|
||||
// &operational_state,
|
||||
// &stopped_state
|
||||
// );
|
||||
|
||||
|
||||
motor_controller.begin();
|
||||
|
||||
|
||||
while (true)
|
||||
{
|
||||
if (Serial.available() > 0)
|
||||
{
|
||||
char c = Serial.read();
|
||||
|
||||
if (c != '\n' && c != '\r')
|
||||
{
|
||||
motor_controller.command(c);
|
||||
}
|
||||
motor_controller.command(c);
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -89,7 +81,4 @@ int main()
|
||||
return 0;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// int main(){
|
||||
// return 0;
|
||||
// }
|
||||
#endif // PIO_UNIT_TESTING
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
+58
-14
@@ -9,20 +9,25 @@ MotorController::MotorController(
|
||||
MotorDriver& motor,
|
||||
P_controller& controller,
|
||||
State& initialization,
|
||||
State& pre_operational,
|
||||
State& operational,
|
||||
State& stopped
|
||||
)
|
||||
: current_state(nullptr),
|
||||
initialization_state(initialization),
|
||||
pre_operational_state(pre_operational),
|
||||
operational_state(operational),
|
||||
stopped_state(stopped),
|
||||
encoder(encoder),
|
||||
motor(motor),
|
||||
controller(controller),
|
||||
controller(&controller),
|
||||
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);
|
||||
pre_operational_state.set_context(this);
|
||||
operational_state.set_context(this);
|
||||
stopped_state.set_context(this);
|
||||
}
|
||||
@@ -85,6 +90,11 @@ void MotorController::to_initialization()
|
||||
transition_to(initialization_state);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void MotorController::to_pre_operational()
|
||||
{
|
||||
transition_to(pre_operational_state);
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void MotorController::to_operational()
|
||||
{
|
||||
@@ -92,20 +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();
|
||||
|
||||
double pwm_percent =
|
||||
controller.update(reference_rpm, actual);
|
||||
|
||||
double pwm =
|
||||
pwm_percent * PWM_PER_PERCENT;
|
||||
|
||||
motor.set(pwm);
|
||||
return false;
|
||||
}
|
||||
|
||||
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;
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -122,7 +149,24 @@ void MotorController::reset_speed_measurement()
|
||||
|
||||
void MotorController::reset_controller()
|
||||
{
|
||||
controller.reset();
|
||||
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()
|
||||
|
||||
@@ -11,6 +11,12 @@ void OperationalState::enter()
|
||||
context->reset_controller();
|
||||
|
||||
context->led_on();
|
||||
|
||||
sample_count = 0;
|
||||
|
||||
#if LOG_CSV
|
||||
Serial.println("time_ms,ref_rpm,actual_rpm,pwm");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Part 1
|
||||
@@ -33,7 +39,21 @@ void OperationalState::update()
|
||||
return;
|
||||
}
|
||||
|
||||
context->run_speed_controller();
|
||||
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
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -45,6 +65,13 @@ void OperationalState::command(char c)
|
||||
|
||||
context->to_initialization();
|
||||
}
|
||||
|
||||
else if (c == 'p' || c == 'P')
|
||||
{
|
||||
Serial.println("Command: set pre-operational");
|
||||
|
||||
context->to_pre_operational();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -30,3 +30,8 @@ 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();
|
||||
}
|
||||
+17
-6
@@ -19,7 +19,7 @@ void StoppedState::enter()
|
||||
|
||||
led_state = false;
|
||||
|
||||
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
|
||||
context->led_off();
|
||||
|
||||
previous_time = millis();
|
||||
}
|
||||
@@ -36,10 +36,14 @@ void StoppedState::update()
|
||||
|
||||
led_state = !led_state;
|
||||
|
||||
digitalWrite(
|
||||
LED_BUILTIN,
|
||||
led_state ? HIGH : LOW
|
||||
);
|
||||
if (led_state)
|
||||
{
|
||||
context->led_on();
|
||||
}
|
||||
else
|
||||
{
|
||||
context->led_off();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -61,10 +65,17 @@ void StoppedState::command(char c)
|
||||
|
||||
context->to_operational();
|
||||
}
|
||||
|
||||
else if (c == 'p' || c == 'P')
|
||||
{
|
||||
Serial.println("Command: set pre-operational");
|
||||
|
||||
context->to_pre_operational();
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
void StoppedState::exit()
|
||||
{
|
||||
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
|
||||
context->led_off();
|
||||
}
|
||||
Reference in New Issue
Block a user