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Commits
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|---|---|---|---|
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93378fd928 | ||
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c5616870eb | ||
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eb402d5da5 | ||
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a5c2da8bae |
+2
-4
@@ -4,12 +4,10 @@ __pycache__
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*.csv
|
*.csv
|
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*.typ
|
*.typ
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*.pdf
|
*.pdf
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||||||
*.py
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*.png
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*.csv
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scripts
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scripts
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*.bak
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# Skrár sem PlatformIO býr til sjálft
|
# Vélarsértækar skrár sem PlatformIO býr til sjálft
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||||||
.vscode/c_cpp_properties.json
|
.vscode/c_cpp_properties.json
|
||||||
.vscode/launch.json
|
.vscode/launch.json
|
||||||
compile_commands.json
|
compile_commands.json
|
||||||
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|||||||
@@ -16,6 +16,13 @@ state Initialization
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Initialization : Do / Wait 2 seconds
|
Initialization : Do / Wait 2 seconds
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Initialization : Exit / Send Boot-up message
|
Initialization : Exit / Send Boot-up message
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state PreOperational
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PreOperational : Entry / Stop motor
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PreOperational : Do / Blink LED at 1 Hz
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PreOperational : Do / Accept Kp and Ti configuration
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PreOperational : Do / Select P or PI controller [c]
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PreOperational : Exit / LED off
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state Operational
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state Operational
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Operational : Entry / LED on
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Operational : Entry / LED on
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Operational : Do / Run speed controller
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Operational : Do / Run speed controller
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@@ -26,11 +33,18 @@ state Stopped
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|||||||
Stopped : Do / Blink LED at 2 Hz
|
Stopped : Do / Blink LED at 2 Hz
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||||||
Stopped : Exit / LED off
|
Stopped : Exit / LED off
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Initialization --> Operational : initialization complete
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Initialization -r-> PreOperational : initialization\n complete
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Operational --> Initialization : reset
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' 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]
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Operational --> Stopped : fault detected
|
Operational --> Stopped : fault detected
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Stopped --> Initialization : reset
|
Stopped -l-> Initialization : reset [r]
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Stopped --> Operational : set operational
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Stopped -> Operational : set operational [o]
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Stopped -u-> PreOperational : set pre-operational [p]
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||||||
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||||||
@enduml
|
@enduml
|
||||||
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|||||||
+22
-13
@@ -9,36 +9,32 @@
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|||||||
class State;
|
class State;
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||||||
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||||||
// Gildi úr einni keyrslu á hraðastýringunni, til útprentunar
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struct ControlSample
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{
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double ref_rpm;
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double actual_rpm;
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double pwm_actual;
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||||||
};
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||||||
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||||||
class MotorController
|
class MotorController
|
||||||
{
|
{
|
||||||
private:
|
private:
|
||||||
static constexpr double DEFAULT_REFERENCE_RPM = 25.0;
|
static constexpr double DEFAULT_REFERENCE_RPM = 40.0;
|
||||||
static constexpr double PWM_PER_PERCENT = 255.0 / 100.0;
|
static constexpr double PWM_PER_PERCENT = 255.0 / 100.0;
|
||||||
static const uint8_t LED_PIN = 5; // PB5 = D13 = LED_BUILTIN
|
static const uint8_t LED_PIN = 5; // PB5 = D13 = LED_BUILTIN
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||||||
|
|
||||||
State* current_state;
|
State* current_state;
|
||||||
|
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||||||
State& initialization_state;
|
State& initialization_state;
|
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|
State& pre_operational_state;
|
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State& operational_state;
|
State& operational_state;
|
||||||
State& stopped_state;
|
State& stopped_state;
|
||||||
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|
||||||
RotaryEncoderDriver& encoder;
|
RotaryEncoderDriver& encoder;
|
||||||
MotorDriver& motor;
|
MotorDriver& motor;
|
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P_controller& controller;
|
P_controller* controller;
|
||||||
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||||||
Digital_out led;
|
Digital_out led;
|
||||||
|
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||||||
double reference_rpm;
|
double reference_rpm;
|
||||||
|
|
||||||
|
// Síðasta sýni, notað fyrir CSV-útprentun
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||||||
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double last_actual_rpm;
|
||||||
|
double last_pwm;
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||||||
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||||||
public:
|
public:
|
||||||
MotorController(
|
MotorController(
|
||||||
@@ -46,6 +42,7 @@ public:
|
|||||||
MotorDriver& motor,
|
MotorDriver& motor,
|
||||||
P_controller& controller,
|
P_controller& controller,
|
||||||
State& initialization,
|
State& initialization,
|
||||||
|
State& pre_operational,
|
||||||
State& operational,
|
State& operational,
|
||||||
State& stopped
|
State& stopped
|
||||||
);
|
);
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||||||
@@ -62,6 +59,8 @@ public:
|
|||||||
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void to_initialization();
|
void to_initialization();
|
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void to_pre_operational();
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void to_operational();
|
void to_operational();
|
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||||||
void to_stopped();
|
void to_stopped();
|
||||||
@@ -69,8 +68,12 @@ public:
|
|||||||
bool fault_active();
|
bool fault_active();
|
||||||
|
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||||||
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||||||
// Skilar true ef ný mæling var tekin og sample fyllt út
|
// Skilar true þegar nýtt sýni var keyrt í gegnum stýringuna
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||||||
bool run_speed_controller(ControlSample& sample);
|
bool run_speed_controller();
|
||||||
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||||||
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double get_reference_rpm() const { return reference_rpm; }
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double get_actual_rpm() const { return last_actual_rpm; }
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double get_pwm() const { return last_pwm; }
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||||||
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||||||
void stop_motor();
|
void stop_motor();
|
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||||||
@@ -78,6 +81,12 @@ public:
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|||||||
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||||||
void reset_controller();
|
void reset_controller();
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void set_Kp(double value);
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void set_Ti(double value);
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void set_controller(P_controller& new_controller);
|
||||||
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|
||||||
void led_on();
|
void led_on();
|
||||||
|
|
||||||
void led_off();
|
void led_off();
|
||||||
|
|||||||
@@ -2,16 +2,18 @@
|
|||||||
#define OPERATIONAL_STATE_H
|
#define OPERATIONAL_STATE_H
|
||||||
|
|
||||||
#include "state.h"
|
#include "state.h"
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||||||
|
|
||||||
#include <stdint.h>
|
#include <stdint.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
// Sett á 1 til að prenta CSV (time_ms,ref_rpm,actual_rpm,pwm) í Operational,
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|
// t.d. fyrir step og load response. Einnig hægt með build_flags = -D LOG_CSV=1
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#ifndef LOG_CSV
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#define LOG_CSV 0
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||||||
|
#endif
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||||||
|
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||||||
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||||||
class OperationalState : public State
|
class OperationalState : public State
|
||||||
{
|
{
|
||||||
private:
|
private:
|
||||||
static constexpr double SAMPLE_PERIOD_MS = 4.0;
|
|
||||||
|
|
||||||
// uint32_t svo teljarinn flæði ekki yfir eftir ~4 mín (eins og uint16_t)
|
|
||||||
uint32_t sample_count = 0;
|
uint32_t sample_count = 0;
|
||||||
|
|
||||||
public:
|
public:
|
||||||
|
|||||||
@@ -11,6 +11,16 @@ public:
|
|||||||
virtual ~P_controller() {}
|
virtual ~P_controller() {}
|
||||||
virtual double update(double ref, double actual);
|
virtual double update(double ref, double actual);
|
||||||
virtual void reset() {}
|
virtual void reset() {}
|
||||||
|
|
||||||
|
virtual void set_Kp(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Kp = value;
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||||||
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}
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||||||
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||||||
|
virtual void set_Ti(double value)
|
||||||
|
{
|
||||||
|
// P controller does not use Ti
|
||||||
|
}
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
#endif
|
#endif
|
||||||
|
|||||||
@@ -16,6 +16,8 @@ class PI_controller : public P_controller
|
|||||||
PI_controller(double Kp, double Ti, double T);
|
PI_controller(double Kp, double Ti, double T);
|
||||||
double update(double ref, double actual) override;
|
double update(double ref, double actual) override;
|
||||||
void reset() override;
|
void reset() override;
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_Ti(double value) override;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
#endif
|
#endif
|
||||||
|
|||||||
@@ -0,0 +1,43 @@
|
|||||||
|
#ifndef PRE_OPERATIONAL_STATE_H
|
||||||
|
#define PRE_OPERATIONAL_STATE_H
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||||||
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||||||
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#include "state.h"
|
||||||
|
#include "stdint.h"
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||||||
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|
class P_controller;
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||||||
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|
||||||
|
class PreOperationalState : public State
|
||||||
|
{
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
P_controller& p_controller;
|
||||||
|
P_controller& pi_controller;
|
||||||
|
bool pi_selected;
|
||||||
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||||||
|
unsigned long previous_time;
|
||||||
|
bool led_state;
|
||||||
|
|
||||||
|
//bool waiting_for_kp;
|
||||||
|
//bool waiting_for_ti;
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||||||
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||||||
|
enum InputMode
|
||||||
|
{
|
||||||
|
NONE,
|
||||||
|
ENTER_KP,
|
||||||
|
ENTER_TI
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
InputMode input_mode;
|
||||||
|
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||||||
|
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_framework = unity
|
||||||
test_build_src = yes
|
test_build_src = yes
|
||||||
|
|
||||||
|
; CSV-útprentun í Operational fyrir step/load response (sjá capture_serial.py)
|
||||||
; [env:native]
|
; build_flags = -D LOG_CSV=1
|
||||||
; platform = native
|
|
||||||
; test_framework = unity
|
|
||||||
; test_build_src = yes
|
|
||||||
; build_src_filter = -<*> +<p_controller.cpp> +<pi_controller.cpp>
|
|
||||||
|
|||||||
+28
-113
@@ -1,113 +1,46 @@
|
|||||||
#!/usr/bin/env python3
|
#!/usr/bin/env python3
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
Teiknar step response-plott ur CSV-gognum sem Arduino-verkefnid prentar ut
|
Teiknar step response-plott ur CSV-gognum sem Arduino-verkefnid prentar ut
|
||||||
i Operational state (dalkar: time_ms, ref_rpm, actual_rpm, pwm_actual).
|
(dalkar: time_ms, ref_rpm, actual_rpm, pwm_requested, pwm_actual).
|
||||||
|
|
||||||
pwm_actual = stýrimerkid klippt vid +-255, þ.e. þad sem raunverulega
|
pwm_requested = Kp * error * 2.55, oklippt (getur farid langt yfir +-255)
|
||||||
|
pwm_actual = sama gildi en klippt vid +-255, þ.e. þad sem raunverulega
|
||||||
var sent a motor.set() / vélbúnaðinn
|
var sent a motor.set() / vélbúnaðinn
|
||||||
|
|
||||||
Hausinn er prentadur i hvert skipti sem farid er inn i Operational, svo ein
|
|
||||||
skra getur innihaldid nokkrar keyrslur. Adeins sidasta keyrslan er teiknud.
|
|
||||||
|
|
||||||
Skriptan metur lika sveiflutima (Tu) og utslag ef kerfid sveiflast, sem
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||||||
nytist til ad finna Ku/Tu fyrir Ziegler-Nichols.
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|
||||||
|
|
||||||
Notkun:
|
Notkun:
|
||||||
python plot_step_response.py [inntak.csv] [uttak.png] [titill] [--no-pwm]
|
python plot_step_response.py [inntak.csv] [uttak.png] [titill]
|
||||||
|
|
||||||
--no-pwm teiknar bara RPM (PWM-dalkurinn ma lika vanta i CSV-skranni)
|
|
||||||
|
|
||||||
Sjalfgefid: data/step_response.csv -> data/step_response.png
|
Sjalfgefid: data/step_response.csv -> data/step_response.png
|
||||||
"""
|
"""
|
||||||
import sys
|
import sys
|
||||||
import csv
|
import csv
|
||||||
import statistics
|
|
||||||
import matplotlib.pyplot as plt
|
import matplotlib.pyplot as plt
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
COLUMNS = ["time_ms", "ref_rpm", "actual_rpm", "pwm_actual"]
|
|
||||||
REQUIRED = ["time_ms", "ref_rpm", "actual_rpm"]
|
|
||||||
|
|
||||||
# Onnur nofn sem eldri utgafur firmware-sins hafa notad fyrir sama dalk
|
|
||||||
ALIASES = {"pwm": "pwm_actual"}
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def empty_cols():
|
|
||||||
return {key: [] for key in COLUMNS}
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def load_csv(path):
|
def load_csv(path):
|
||||||
cols = empty_cols()
|
cols = {"time_ms": [], "ref_rpm": [], "actual_rpm": [],
|
||||||
header = None
|
"pwm_requested": [], "pwm_actual": []}
|
||||||
with open(path, newline="") as f:
|
with open(path, newline="") as f:
|
||||||
for row in csv.reader(f):
|
reader = csv.DictReader(f)
|
||||||
if row and row[0].strip() == "time_ms":
|
for row in reader:
|
||||||
header = [name.strip() for name in row]
|
|
||||||
header = [ALIASES.get(name, name) for name in header]
|
|
||||||
missing = [key for key in REQUIRED if key not in header]
|
|
||||||
if missing:
|
|
||||||
sys.exit(f"Dalka vantar i haus {row}: {missing}")
|
|
||||||
continue
|
|
||||||
if header is None:
|
|
||||||
# rusl a undan fyrsta haus (t.d. "State: Initialization")
|
|
||||||
continue
|
|
||||||
try:
|
try:
|
||||||
values = {key: float(row[header.index(key)])
|
for key in cols:
|
||||||
for key in COLUMNS if key in header}
|
cols[key].append(float(row[key]))
|
||||||
except (ValueError, IndexError):
|
except (ValueError, KeyError):
|
||||||
# sleppir linum sem eru ekki gild data (t.d. "State: ...")
|
# sleppir linum sem eru ekki gild data (t.d. rusl fyrir/eftir)
|
||||||
|
for key in cols:
|
||||||
|
if len(cols[key]) > len(cols["time_ms"]):
|
||||||
|
cols[key].pop()
|
||||||
continue
|
continue
|
||||||
|
|
||||||
# Timinn byrjar aftur a 0 -> ny keyrsla, hendum theirri gomlu
|
|
||||||
if cols["time_ms"] and values["time_ms"] <= cols["time_ms"][-1]:
|
|
||||||
cols = empty_cols()
|
|
||||||
|
|
||||||
for key in values:
|
|
||||||
cols[key].append(values[key])
|
|
||||||
return cols
|
return cols
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def estimate_oscillation(time_s, actual_rpm):
|
def plot(cols, out_path, title_suffix=""):
|
||||||
"""
|
|
||||||
Metur sveiflutima ut fra uppleid i gegnum medaltal seinni helmings
|
|
||||||
gagnanna (fyrri helmingur er transient). Hysteresis kemur i veg fyrir
|
|
||||||
ad sudid i rpm-maelingunni gefi falskar skurdpunkta.
|
|
||||||
Skilar (Tu [s], utslag [rpm]) eda None ef engin skyr sveifla.
|
|
||||||
"""
|
|
||||||
half = len(actual_rpm) // 2
|
|
||||||
t = time_s[half:]
|
|
||||||
y = actual_rpm[half:]
|
|
||||||
if len(y) < 20:
|
|
||||||
return None
|
|
||||||
|
|
||||||
mean = statistics.fmean(y)
|
|
||||||
band = 0.25 * statistics.pstdev(y)
|
|
||||||
if band == 0:
|
|
||||||
return None
|
|
||||||
|
|
||||||
crossings = []
|
|
||||||
below = y[0] < mean - band
|
|
||||||
for ti, yi in zip(t, y):
|
|
||||||
if below and yi > mean + band:
|
|
||||||
crossings.append(ti)
|
|
||||||
below = False
|
|
||||||
elif not below and yi < mean - band:
|
|
||||||
below = True
|
|
||||||
|
|
||||||
if len(crossings) < 3:
|
|
||||||
return None
|
|
||||||
|
|
||||||
periods = [b - a for a, b in zip(crossings, crossings[1:])]
|
|
||||||
amplitude = (max(y) - min(y)) / 2.0
|
|
||||||
return statistics.fmean(periods), amplitude
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
def plot(cols, out_path, title_suffix="", show_pwm=True):
|
|
||||||
time_s = [t / 1000.0 for t in cols["time_ms"]]
|
time_s = [t / 1000.0 for t in cols["time_ms"]]
|
||||||
ref_rpm = cols["ref_rpm"]
|
ref_rpm = cols["ref_rpm"]
|
||||||
actual_rpm = cols["actual_rpm"]
|
actual_rpm = cols["actual_rpm"]
|
||||||
|
pwm_requested = cols["pwm_requested"]
|
||||||
pwm_actual = cols["pwm_actual"]
|
pwm_actual = cols["pwm_actual"]
|
||||||
show_pwm = show_pwm and len(pwm_actual) == len(time_s)
|
|
||||||
|
|
||||||
fig, ax1 = plt.subplots(figsize=(10, 5))
|
fig, ax1 = plt.subplots(figsize=(10, 5))
|
||||||
|
|
||||||
@@ -119,17 +52,14 @@ def plot(cols, out_path, title_suffix="", show_pwm=True):
|
|||||||
ax1.set_ylabel("Angular velocity [RPM]")
|
ax1.set_ylabel("Angular velocity [RPM]")
|
||||||
ax1.grid(True, alpha=0.3)
|
ax1.grid(True, alpha=0.3)
|
||||||
|
|
||||||
lines, labels = ax1.get_legend_handles_labels()
|
|
||||||
if show_pwm:
|
|
||||||
ax2 = ax1.twinx()
|
ax2 = ax1.twinx()
|
||||||
|
ax2.plot(time_s, pwm_requested, label="PWM requested (unclamped)",
|
||||||
|
color="#d62728", linewidth=1.0, alpha=0.5, linestyle=":")
|
||||||
ax2.plot(time_s, pwm_actual, label="PWM actual (clamped)",
|
ax2.plot(time_s, pwm_actual, label="PWM actual (clamped)",
|
||||||
color="#d62728", linewidth=1.4)
|
color="#d62728", linewidth=1.4)
|
||||||
ax2.axhline(255, color="#d62728", linewidth=0.6, alpha=0.3)
|
ax2.axhline(255, color="#d62728", linewidth=0.6, alpha=0.3)
|
||||||
ax2.axhline(-255, color="#d62728", linewidth=0.6, alpha=0.3)
|
ax2.axhline(-255, color="#d62728", linewidth=0.6, alpha=0.3)
|
||||||
ax2.set_ylabel("PWM [-255, 255]")
|
ax2.set_ylabel("PWM [-255, 255]")
|
||||||
lines2, labels2 = ax2.get_legend_handles_labels()
|
|
||||||
lines += lines2
|
|
||||||
labels += labels2
|
|
||||||
|
|
||||||
# Merkjum stokkpunktinn (fyrsta stadin thar sem ref hoppar fra 0)
|
# Merkjum stokkpunktinn (fyrsta stadin thar sem ref hoppar fra 0)
|
||||||
step_idx = next((i for i, r in enumerate(ref_rpm) if r > 0), None)
|
step_idx = next((i for i, r in enumerate(ref_rpm) if r > 0), None)
|
||||||
@@ -139,23 +69,12 @@ def plot(cols, out_path, title_suffix="", show_pwm=True):
|
|||||||
ax1.text(time_s[step_idx], max(actual_rpm) * 1.02, " step",
|
ax1.text(time_s[step_idx], max(actual_rpm) * 1.02, " step",
|
||||||
fontsize=9, va="bottom")
|
fontsize=9, va="bottom")
|
||||||
|
|
||||||
osc = estimate_oscillation(time_s, actual_rpm)
|
lines1, labels1 = ax1.get_legend_handles_labels()
|
||||||
# if osc is not None:
|
lines2, labels2 = ax2.get_legend_handles_labels()
|
||||||
# tu, amplitude = osc
|
ax1.legend(lines1 + lines2, labels1 + labels2, loc="lower right",
|
||||||
# print(f"Sveifla: Tu = {tu * 1000:.1f} ms, utslag = +-{amplitude:.2f} RPM")
|
fontsize=8)
|
||||||
# ax1.text(0.99, 0.98, f"Tu ≈ {tu * 1000:.1f} ms\n"
|
|
||||||
# f"amplitude ≈ ±{amplitude:.2f} RPM",
|
|
||||||
# transform=ax1.transAxes, fontsize=9, va="top", ha="right",
|
|
||||||
# bbox=dict(facecolor="white", alpha=0.8, edgecolor="#cccccc"))
|
|
||||||
# else:
|
|
||||||
# print("Engin skyr sveifla fannst i seinni helmingi gagnanna")
|
|
||||||
|
|
||||||
ax1.legend(lines, labels, loc="lower right", fontsize=8)
|
title = "Double step response: RPM and PWM over time"
|
||||||
|
|
||||||
if show_pwm:
|
|
||||||
title = "Step response: RPM and PWM over time"
|
|
||||||
else:
|
|
||||||
title = "Step response: RPM over time"
|
|
||||||
if title_suffix:
|
if title_suffix:
|
||||||
title += f" ({title_suffix})"
|
title += f" ({title_suffix})"
|
||||||
fig.suptitle(title)
|
fig.suptitle(title)
|
||||||
@@ -165,12 +84,8 @@ def plot(cols, out_path, title_suffix="", show_pwm=True):
|
|||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
if __name__ == "__main__":
|
if __name__ == "__main__":
|
||||||
show_pwm = "--no-pwm" not in sys.argv
|
in_path = sys.argv[1] if len(sys.argv) > 1 else "data/twostep.csv"
|
||||||
args = [a for a in sys.argv[1:] if a != "--no-pwm"]
|
out_path = sys.argv[2] if len(sys.argv) > 2 else "data/twostep.png"
|
||||||
in_path = args[0] if len(args) > 0 else "data/step_response.csv"
|
title_suffix = sys.argv[3] if len(sys.argv) > 3 else ""
|
||||||
out_path = args[1] if len(args) > 1 else "data/step_response.png"
|
|
||||||
title_suffix = args[2] if len(args) > 2 else ""
|
|
||||||
data = load_csv(in_path)
|
data = load_csv(in_path)
|
||||||
if not data["time_ms"]:
|
plot(data, out_path, title_suffix)
|
||||||
sys.exit(f"Engin gogn fundust i {in_path}")
|
|
||||||
plot(data, out_path, title_suffix, show_pwm)
|
|
||||||
|
|||||||
@@ -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();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
+16
-27
@@ -11,6 +11,9 @@
|
|||||||
#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"
|
#include "stopped_state.h"
|
||||||
|
|
||||||
@@ -19,26 +22,29 @@ RotaryEncoderDriver encoder;
|
|||||||
|
|
||||||
MotorDriver motor;
|
MotorDriver motor;
|
||||||
|
|
||||||
const double Kp = 10.125; // Ku * 0.45
|
const double Kp_P = 10.0; // P-controller from Project 2
|
||||||
const double Ti = 0.0334; // Tu * 0.83 37
|
|
||||||
const double T = 0.004; // 0.004
|
|
||||||
|
|
||||||
// P_controller controller(Kp);
|
const double Kp = 10.125; // Ziegler-Nichols PI
|
||||||
PI_controller controller(Kp, Ti, T);
|
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;
|
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,
|
||||||
|
pre_operational_state,
|
||||||
operational_state,
|
operational_state,
|
||||||
stopped_state
|
stopped_state
|
||||||
);
|
);
|
||||||
@@ -47,38 +53,24 @@ MotorController motor_controller(
|
|||||||
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.set_states(
|
|
||||||
// &initialization_state,
|
|
||||||
// &operational_state,
|
|
||||||
// &stopped_state
|
|
||||||
// );
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
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);
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
@@ -89,7 +81,4 @@ int main()
|
|||||||
return 0;
|
return 0;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// int main(){
|
#endif
|
||||||
// return 0;
|
|
||||||
// }
|
|
||||||
#endif // PIO_UNIT_TESTING
|
|
||||||
|
|||||||
+36
-11
@@ -9,20 +9,25 @@ MotorController::MotorController(
|
|||||||
MotorDriver& motor,
|
MotorDriver& motor,
|
||||||
P_controller& controller,
|
P_controller& controller,
|
||||||
State& initialization,
|
State& initialization,
|
||||||
|
State& pre_operational,
|
||||||
State& operational,
|
State& operational,
|
||||||
State& stopped
|
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),
|
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);
|
stopped_state.set_context(this);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@@ -85,6 +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()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
@@ -92,7 +102,7 @@ void MotorController::to_operational()
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
bool MotorController::run_speed_controller(ControlSample& sample)
|
bool MotorController::run_speed_controller()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
if (!encoder.new_speed_available())
|
if (!encoder.new_speed_available())
|
||||||
{
|
{
|
||||||
@@ -102,27 +112,25 @@ bool MotorController::run_speed_controller(ControlSample& sample)
|
|||||||
double actual = encoder.rpm();
|
double actual = encoder.rpm();
|
||||||
|
|
||||||
double pwm_percent =
|
double pwm_percent =
|
||||||
controller.update(reference_rpm, actual);
|
controller->update(reference_rpm, actual);
|
||||||
|
|
||||||
double pwm =
|
double pwm =
|
||||||
pwm_percent * PWM_PER_PERCENT;
|
pwm_percent * PWM_PER_PERCENT;
|
||||||
|
|
||||||
// Klippt hér svo pwm_actual sé nákvæmlega það sem fer á mótorinn
|
// Klippt hér svo last_pwm sé nákvæmlega það sem fer á mótorinn
|
||||||
if (pwm > 255.0)
|
if (pwm > 255.0)
|
||||||
{
|
{
|
||||||
pwm = 255.0;
|
pwm = 255.0;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
else if (pwm < -255.0)
|
||||||
if (pwm < -255.0)
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
pwm = -255.0;
|
pwm = -255.0;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
motor.set(pwm);
|
motor.set(pwm);
|
||||||
|
|
||||||
sample.ref_rpm = reference_rpm;
|
last_actual_rpm = actual;
|
||||||
sample.actual_rpm = actual;
|
last_pwm = pwm;
|
||||||
sample.pwm_actual = pwm;
|
|
||||||
|
|
||||||
return true;
|
return true;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@@ -141,7 +149,24 @@ void MotorController::reset_speed_measurement()
|
|||||||
|
|
||||||
void MotorController::reset_controller()
|
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()
|
void MotorController::to_stopped()
|
||||||
|
|||||||
+21
-12
@@ -12,10 +12,11 @@ void OperationalState::enter()
|
|||||||
|
|
||||||
context->led_on();
|
context->led_on();
|
||||||
|
|
||||||
// Tíminn byrjar á 0 í hvert skipti sem farið er inn í Operational
|
|
||||||
sample_count = 0;
|
sample_count = 0;
|
||||||
|
|
||||||
Serial.println("time_ms,ref_rpm,actual_rpm");
|
#if LOG_CSV
|
||||||
|
Serial.println("time_ms,ref_rpm,actual_rpm,pwm");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// Part 1
|
// Part 1
|
||||||
@@ -38,19 +39,20 @@ void OperationalState::update()
|
|||||||
return;
|
return;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
ControlSample sample;
|
if (context->run_speed_controller())
|
||||||
|
|
||||||
if (context->run_speed_controller(sample))
|
|
||||||
{
|
{
|
||||||
sample_count++;
|
sample_count++;
|
||||||
|
|
||||||
Serial.print(sample_count * SAMPLE_PERIOD_MS, 1);
|
#if LOG_CSV
|
||||||
Serial.print(",");
|
// 4 ms á milli sýna, tíminn byrjar á 0 við hverja innkomu í Operational
|
||||||
Serial.print(sample.ref_rpm, 1);
|
Serial.print(sample_count * 4UL);
|
||||||
Serial.print(",");
|
Serial.print(',');
|
||||||
Serial.println(sample.actual_rpm, 2);
|
Serial.print(context->get_reference_rpm(), 1);
|
||||||
// Serial.print(",");
|
Serial.print(',');
|
||||||
// Serial.println(sample.pwm_actual, 1);
|
Serial.print(context->get_actual_rpm(), 2);
|
||||||
|
Serial.print(',');
|
||||||
|
Serial.println(context->get_pwm(), 1);
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -63,6 +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();
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
@@ -30,3 +30,8 @@ void PI_controller::reset()
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
integral = 0.0;
|
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
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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;
|
led_state = false;
|
||||||
|
|
||||||
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
|
context->led_off();
|
||||||
|
|
||||||
previous_time = millis();
|
previous_time = millis();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@@ -36,10 +36,14 @@ void StoppedState::update()
|
|||||||
|
|
||||||
led_state = !led_state;
|
led_state = !led_state;
|
||||||
|
|
||||||
digitalWrite(
|
if (led_state)
|
||||||
LED_BUILTIN,
|
{
|
||||||
led_state ? HIGH : LOW
|
context->led_on();
|
||||||
);
|
}
|
||||||
|
else
|
||||||
|
{
|
||||||
|
context->led_off();
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -61,10 +65,17 @@ void StoppedState::command(char c)
|
|||||||
|
|
||||||
context->to_operational();
|
context->to_operational();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
else if (c == 'p' || c == 'P')
|
||||||
|
{
|
||||||
|
Serial.println("Command: set pre-operational");
|
||||||
|
|
||||||
|
context->to_pre_operational();
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void StoppedState::exit()
|
void StoppedState::exit()
|
||||||
{
|
{
|
||||||
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
|
context->led_off();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
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