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Commits
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
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bf389cd012 | ||
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11df24f592 | ||
|
|
6c38a1db37 | ||
|
|
9607a26f8f | ||
|
|
1d93605cc3 | ||
|
|
be4cf10d7e |
@@ -11,13 +11,11 @@ skinparam state {
|
||||
|
||||
state Initialization
|
||||
Initialization : Entry / Stop motor
|
||||
Initialization : Do / Initialize internal parameters
|
||||
Initialization : Do / Reset speed measurement
|
||||
Initialization : Entry / Initialize internal parameters
|
||||
Initialization : Entry / Reset speed measurement
|
||||
Initialization : Do / Wait 2 seconds
|
||||
Initialization : Exit / Send Boot-up message
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
state Operational
|
||||
Operational : Entry / LED on
|
||||
Operational : Do / Run speed controller
|
||||
@@ -28,9 +26,7 @@ state Stopped
|
||||
Stopped : Do / Blink LED at 2 Hz
|
||||
Stopped : Exit / LED off
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
Initialization --> Operational : initialization\n complete
|
||||
Initialization --> Operational : initialization complete
|
||||
Operational --> Initialization : reset
|
||||
Operational --> Stopped : fault detected
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -1,18 +0,0 @@
|
||||
#ifndef CONTROLLER_H
|
||||
#define CONTROLLER_H
|
||||
|
||||
class Controller
|
||||
{
|
||||
public:
|
||||
virtual ~Controller()
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
|
||||
virtual double update(double ref, double actual) = 0;
|
||||
|
||||
virtual void reset()
|
||||
{
|
||||
}
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
@@ -7,7 +7,7 @@
|
||||
class InitializationState : public State
|
||||
{
|
||||
private:
|
||||
static const unsigned long WAIT_MS = 2000UL;
|
||||
static const unsigned long WAIT_MS = 2000;
|
||||
|
||||
unsigned long enter_time_ms = 0;
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -3,9 +3,7 @@
|
||||
|
||||
#include "rotary_encoder_driver.h"
|
||||
#include "motor_driver.h"
|
||||
//#include "p_controller.h"
|
||||
//#include "pi_controller.h"
|
||||
#include "controller.h"
|
||||
#include "p_controller.h"
|
||||
#include "digital_out.h"
|
||||
|
||||
class State;
|
||||
@@ -26,9 +24,7 @@ private:
|
||||
|
||||
RotaryEncoderDriver& encoder;
|
||||
MotorDriver& motor;
|
||||
//P_controller& controller;
|
||||
//PI_controller& controller;
|
||||
Controller& controller;
|
||||
P_controller& controller;
|
||||
|
||||
Digital_out led;
|
||||
|
||||
@@ -39,21 +35,13 @@ public:
|
||||
MotorController(
|
||||
RotaryEncoderDriver& encoder,
|
||||
MotorDriver& motor,
|
||||
//P_controller& controller,
|
||||
Controller& controller,
|
||||
P_controller& controller,
|
||||
State& initialization,
|
||||
State& operational,
|
||||
State& stopped
|
||||
);
|
||||
|
||||
|
||||
// void set_states(
|
||||
// State* initialization,
|
||||
// State* operational,
|
||||
// State* stopped
|
||||
// );
|
||||
|
||||
|
||||
void begin();
|
||||
|
||||
void update();
|
||||
@@ -80,15 +68,9 @@ public:
|
||||
|
||||
void reset_controller();
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
void led_on();
|
||||
|
||||
void led_off();
|
||||
|
||||
|
||||
};
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
@@ -1,20 +1,16 @@
|
||||
#ifndef P_CONTROLLER_H
|
||||
#define P_CONTROLLER_H
|
||||
|
||||
#include "controller.h"
|
||||
|
||||
class P_controller : public Controller
|
||||
class P_controller
|
||||
{
|
||||
private:
|
||||
protected:
|
||||
double Kp;
|
||||
|
||||
public:
|
||||
P_controller(double Kp);
|
||||
|
||||
double update(double ref, double actual) override;
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
virtual ~P_controller() {}
|
||||
virtual double update(double ref, double actual);
|
||||
virtual void reset() {}
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
+12
-18
@@ -1,27 +1,21 @@
|
||||
#ifndef PI_CONTROLLER_H
|
||||
#define PI_CONTROLLER_H
|
||||
|
||||
#include "controller.h"
|
||||
#include "p_controller.h"
|
||||
|
||||
class PI_controller : public Controller
|
||||
class PI_controller : public P_controller
|
||||
{
|
||||
private:
|
||||
double Kp;
|
||||
double Ti;
|
||||
double T;
|
||||
private:
|
||||
static constexpr double U_MAX = 100.0; // %
|
||||
static constexpr double U_MIN = -100.0; // %
|
||||
|
||||
double integral;
|
||||
|
||||
public:
|
||||
PI_controller(
|
||||
double Kp,
|
||||
double Ti,
|
||||
double T
|
||||
);
|
||||
|
||||
double update(double ref, double actual) override;
|
||||
|
||||
void reset() override;
|
||||
double Ti;
|
||||
double T;
|
||||
double integral;
|
||||
public:
|
||||
PI_controller(double Kp, double Ti, double T);
|
||||
double update(double ref, double actual) override;
|
||||
void reset() override;
|
||||
};
|
||||
|
||||
#endif
|
||||
@@ -16,3 +16,10 @@ framework = arduino
|
||||
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>
|
||||
|
||||
@@ -15,10 +15,7 @@ void InitializationState::enter()
|
||||
|
||||
context->reset_speed_measurement();
|
||||
|
||||
context->reset_controller();
|
||||
|
||||
enter_time_ms = millis();
|
||||
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
+9
-9
@@ -1,9 +1,11 @@
|
||||
// main.cpp er sleppt i test-build (pio test) svo setup()/loop() rekist ekki a prof
|
||||
#ifndef PIO_UNIT_TESTING
|
||||
|
||||
#include <Arduino.h>
|
||||
#include <avr/interrupt.h>
|
||||
|
||||
#include "rotary_encoder_driver.h"
|
||||
#include "motor_driver.h"
|
||||
//#include "p_controller.h"
|
||||
#include "pi_controller.h"
|
||||
|
||||
#include "motor_controller.h"
|
||||
@@ -17,15 +19,13 @@ RotaryEncoderDriver encoder;
|
||||
|
||||
MotorDriver motor;
|
||||
|
||||
//const double KP = 12.5;
|
||||
const double Kp = 12.5;
|
||||
const double Ti = 1.0;
|
||||
const double T = 0.004;
|
||||
|
||||
//P_controller controller(KP);
|
||||
// P_controller controller(Kp);
|
||||
PI_controller controller(Kp, Ti, T);
|
||||
|
||||
PI_controller controller(
|
||||
12.5, // Kp
|
||||
1.0, // Ti
|
||||
0.004 // T = 4 ms
|
||||
);
|
||||
|
||||
InitializationState initialization_state;
|
||||
|
||||
@@ -59,7 +59,6 @@ int main()
|
||||
|
||||
sei();
|
||||
|
||||
|
||||
// motor_controller.set_states(
|
||||
// &initialization_state,
|
||||
// &operational_state,
|
||||
@@ -93,3 +92,4 @@ int main()
|
||||
// int main(){
|
||||
// return 0;
|
||||
// }
|
||||
#endif // PIO_UNIT_TESTING
|
||||
|
||||
@@ -7,9 +7,7 @@
|
||||
MotorController::MotorController(
|
||||
RotaryEncoderDriver& encoder,
|
||||
MotorDriver& motor,
|
||||
//P_controller& controller,
|
||||
//PI_controller& controller;
|
||||
Controller& controller,
|
||||
P_controller& controller,
|
||||
State& initialization,
|
||||
State& operational,
|
||||
State& stopped
|
||||
@@ -60,8 +58,6 @@ void MotorController::transition_to(State& new_state)
|
||||
|
||||
current_state = &new_state;
|
||||
|
||||
current_state->set_context(this);
|
||||
|
||||
current_state->enter();
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -124,6 +120,11 @@ void MotorController::reset_speed_measurement()
|
||||
encoder.reset_speed_measurement();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void MotorController::reset_controller()
|
||||
{
|
||||
controller.reset();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void MotorController::to_stopped()
|
||||
{
|
||||
transition_to(stopped_state);
|
||||
@@ -134,11 +135,6 @@ bool MotorController::fault_active()
|
||||
return motor.fault_active();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void MotorController::reset_controller()
|
||||
{
|
||||
controller.reset();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void MotorController::led_on()
|
||||
{
|
||||
led.set_hi();
|
||||
@@ -149,4 +145,3 @@ void MotorController::led_off()
|
||||
{
|
||||
led.set_lo();
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -8,6 +8,8 @@ void OperationalState::enter()
|
||||
{
|
||||
Serial.println("State: Operational");
|
||||
|
||||
context->reset_controller();
|
||||
|
||||
context->led_on();
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
+19
-44
@@ -1,56 +1,31 @@
|
||||
#include "pi_controller.h"
|
||||
|
||||
|
||||
PI_controller::PI_controller(
|
||||
double Kp,
|
||||
double Ti,
|
||||
double T
|
||||
)
|
||||
: Kp(Kp),
|
||||
Ti(Ti),
|
||||
T(T),
|
||||
integral(0.0)
|
||||
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)
|
||||
{
|
||||
return 0.0;
|
||||
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;
|
||||
}
|
||||
|
||||
// double PI_controller::update(double ref, double actual)
|
||||
// {
|
||||
// double error = ref - actual;
|
||||
|
||||
// double new_integral =
|
||||
// integral + error * T;
|
||||
|
||||
// double output =
|
||||
// Kp * (error + new_integral / Ti);
|
||||
|
||||
|
||||
// // Positive saturation
|
||||
// if (output > 100.0)
|
||||
// {
|
||||
// return 100.0;
|
||||
// }
|
||||
|
||||
|
||||
// // Negative saturation
|
||||
// if (output < -100.0)
|
||||
// {
|
||||
// return -100.0;
|
||||
// }
|
||||
|
||||
|
||||
// // Only save the integral if the controller
|
||||
// // is not saturated
|
||||
// integral = new_integral;
|
||||
|
||||
// return output;
|
||||
// }
|
||||
|
||||
|
||||
void PI_controller::reset()
|
||||
{
|
||||
integral = 0.0;
|
||||
|
||||
@@ -1,28 +1,150 @@
|
||||
#include <unity.h>
|
||||
|
||||
//#include "p_controller.h"
|
||||
// #ifdef ARDUINO
|
||||
#include <Arduino.h>
|
||||
// #endif
|
||||
|
||||
#include "p_controller.h"
|
||||
#include "pi_controller.h"
|
||||
|
||||
static const double KP = 2.0;
|
||||
static const double KI = 1.0;
|
||||
static const double TI = 1.0;
|
||||
static const double T = 0.1;
|
||||
static const double TOL = 1e-4; // Tolerance
|
||||
static const double TOL = 1e-4; // double er 32-bita float a AVR
|
||||
|
||||
void test_positive_error()
|
||||
// void setUp(void) {}
|
||||
// void tearDown(void) {}
|
||||
|
||||
// Normal flow: engin villa -> ekkert úttak
|
||||
void test_zero_error_gives_zero_output(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller controller(KP, KI, T);
|
||||
|
||||
double output = controller.update(10.0, 8.0);
|
||||
|
||||
TEST_ASSERT_DOUBLE_WITHIN(TOL, 4.4, output);
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 0.0, c.update(10.0, 10.0));
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
int main()
|
||||
// Normal flow: fyrsta skref u = Kp * (e + e*T/Ti)
|
||||
void test_first_step(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
double e = 5.0;
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + e * T / TI), c.update(e, 0.0));
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Normal flow: stöðug villa safnast upp, u_n = Kp * (e + n*e*T/Ti)
|
||||
void test_integral_accumulates(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
double e = 5.0;
|
||||
double u = 0.0;
|
||||
for (int n = 1; n <= 5; n++)
|
||||
{
|
||||
u = c.update(e, 0.0);
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + n * e * T / TI), u);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Normal flow: þegar villan er orðin 0 heldur integralið úttakinu uppi
|
||||
void test_output_held_when_error_zero(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
double e = 5.0;
|
||||
for (int n = 0; n < 5; n++)
|
||||
{
|
||||
c.update(e, 0.0);
|
||||
}
|
||||
double E = 5 * e * T;
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * E / TI, c.update(0.0, 0.0));
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Alt flow: villa langt utan getu -> mettun í +100 %
|
||||
void test_saturates_high(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 100.0, c.update(10000.0, 0.0));
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Alt flow: mettun í -100 %
|
||||
void test_saturates_low(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, -100.0, c.update(-10000.0, 0.0));
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Alt flow: anti-windup. Eftir langa mettun á lítil neikvæð villa
|
||||
// strax að gefa úttak undir mettun (integralið óx ekki)
|
||||
void test_no_integral_windup(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
for (int n = 0; n < 1000; n++)
|
||||
{
|
||||
c.update(10000.0, 0.0);
|
||||
}
|
||||
double u = c.update(0.0, 1.0); // e = -1
|
||||
TEST_ASSERT_TRUE(u < 0.0);
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Alt flow: reset (stopped -> operational) hreinsar integralið
|
||||
void test_reset_clears_integral(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller c(KP, TI, T);
|
||||
for (int n = 0; n < 5; n++)
|
||||
{
|
||||
c.update(5.0, 0.0);
|
||||
}
|
||||
c.reset();
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, 0.0, c.update(0.0, 0.0));
|
||||
}
|
||||
|
||||
// Polymorphism: kall í gegnum P_controller& gefur PI hegðun
|
||||
void test_polymorphic_update(void)
|
||||
{
|
||||
PI_controller pi(KP, TI, T);
|
||||
P_controller& c = pi;
|
||||
double e = 5.0;
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * (e + e * T / TI), c.update(e, 0.0));
|
||||
}
|
||||
|
||||
// P_controller hegðar sér óbreytt
|
||||
void test_p_controller_unchanged(void)
|
||||
{
|
||||
P_controller c(KP);
|
||||
TEST_ASSERT_FLOAT_WITHIN(TOL, KP * 5.0, c.update(5.0, 0.0));
|
||||
}
|
||||
|
||||
void setup()
|
||||
{
|
||||
// init();
|
||||
delay(2000);
|
||||
UNITY_BEGIN();
|
||||
|
||||
RUN_TEST(test_positive_error);
|
||||
|
||||
return UNITY_END();
|
||||
RUN_TEST(test_zero_error_gives_zero_output);
|
||||
RUN_TEST(test_first_step);
|
||||
RUN_TEST(test_integral_accumulates);
|
||||
RUN_TEST(test_output_held_when_error_zero);
|
||||
RUN_TEST(test_saturates_high);
|
||||
RUN_TEST(test_saturates_low);
|
||||
RUN_TEST(test_no_integral_windup);
|
||||
RUN_TEST(test_reset_clears_integral);
|
||||
RUN_TEST(test_polymorphic_update);
|
||||
RUN_TEST(test_p_controller_unchanged);
|
||||
// return UNITY_END();
|
||||
UNITY_END();
|
||||
}
|
||||
|
||||
void loop() {}
|
||||
|
||||
// #ifdef ARDUINO
|
||||
// void setup()
|
||||
// {
|
||||
// delay(2000); // bida eftir serial tengingu eftir reset
|
||||
// run_tests();
|
||||
// }
|
||||
|
||||
// void loop()
|
||||
// {
|
||||
// }
|
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// #else
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// int main(int argc, char** argv)
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// {
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// return run_tests();
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// }
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// #endif
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