ver 1
Dependencies: mbed QEI PTC3471 USBDevice
main.cpp
- Committer:
- GustavoGran
- Date:
- 2019-11-08
- Revision:
- 7:e7cd972393d8
- Parent:
- 6:f3fae203d0a7
File content as of revision 7:e7cd972393d8:
#include "mbed.h" #include "QEI.h" #include "USBSerial.h" #include "PTC3471.h" #define Ts 0.025 //periodo de amostragem #define pi 3.14159 /******************************************************************************/ /**************** Definição de Variaveis, Objetos e Funções ******************/ /******************************************************************************/ USBSerial pc; // Objeto de comunicação serial com o TeraTerm Ticker Control_Interrupt; // Interrupção de Tempo para acionamento do algoritmo de controle //QEI Encoder_Motor (PTD0,PTB17,NC, 300, QEI::X4_ENCODING); // Objeto de leitura do encoder do motor QEI Encoder_Motor (PTB17,PTD0,NC, 300, QEI::X4_ENCODING); // Objeto de leitura do encoder do motor QEI Encoder_Pendulo (PTA12,PTA13,NC, 600, QEI::X4_ENCODING); // Objeto de leitura do encoder do pêndulo DigitalOut Horario(PTC1); // DigitalOut que sinaliza se deve virar o motor no sentido horário DigitalOut AntiHorario(PTD5); // // DigitalOut que sinaliza se deve virar o motor no sentido anti-horário PwmOut Motor(PTD6); // // AnalogOut (PWM) que indica de 0 a 1 qual o módulo da tensão sobre o motor bool Flag_Controle = false; int PlotCount = 0; double phi0 = 0; // phi0 -> Ângulo lido pelo Encoder_Braco double phi1 = 0; // phi1 -> Ângulo lido pelo Encoder_Pendulo double th0 = 0; // th0 -> Ângulo do braço double th1 = 0; // th1 -> Ângulo do pêndulo double dth0 = 0; // dth0 -> Velocidade do braço double dth1 = 0; // dth1 -> Velocidade do pêndulo double th0_f = 0; // th0 -> Ângulo do braço double th1_f = 0; // th1 -> Ângulo do pêndulo double dth0_f = 0; // dth0 -> Velocidade do braço double dth1_f = 0; // dth1 -> Velocidade do pêndulo double th0_f_1 = 0; double th1_f_1 = 0; double th0_f_2 = 0; double th1_f_2 = 0; int th0_p = 0; // th0 -> Ângulo do braço int th1_p = 0; // th1 -> Ângulo do pêndulo int dth0_p = 0; // dth0 -> Velocidade do braço int dth1_p = 0; int phi0_p = 0; int phi1_p = 0; int u_p = 0; int countInterrupt = 0; double tau = 5e-2; double th0_a = 0; // Valor de th0 um período de amostragem anterior double th1_a = 0; // Valor de th1 um período de amostragem anterior float u=0; //1)float Kc[6] = {-8.543577854910, -19.208421295822, 11.138274014683, 21.964973574347, -2.777217871809, -5.293135981137}; //1)float Ki=-1.683953e-03; float Kc[6] = {-8.273809779163, -18.951802594041, 10.792122644776, 21.665142029349, -2.691366775102, -5.220463329945}; float Ki=-1.686729e-03; //float Kc[6] = {-7.630529531494, -18.360961356689, 9.976207896704, 20.974809690121, -2.489669704209, -5.053156629986}; //float Ki=-7.569496e-04; float v = 0; float vNext = 0; float rBraco = 0; float refBracoVal = 45*(pi/180); //float refBracoVal = 0.6 void Init(void); // Função de Inicialização void Control_Function(void); // Função de flag do controle, a ser chamada pela interrupção void Sensor_Read(void); // Função de leitura dos sensores void Controle_Algoritmo(void); // Função que implementa o algoritmo de controle escolhido /******************************************************************************/ /*************************** Corpo de Funções *********************************/ /******************************************************************************/ /*************************** Função Principal *********************************/ // A main chama todas as inicializações e então aguarda o sinal de que deve // realizar controle. Esse sinal é dado pela flag "Controle" e é setada por uma // interrupção de tempo. // // Para garantir a execução imediata do algoritmo de controle nenhum wait deve // ser chamado durante a execução do controle e o uso de printfs deve ser // esporádico. int main() { /*********************************************************************************/ /** Inicialização do algoritmo de proteção. NUNCA DEVE SER RETIRADO DO PROGRAMA **/ /**/ wait(5); /**/ /**/ Protecao_Init(&Encoder_Motor, &Control_Interrupt, pi); /**/ /** Inicialização do algoritmo de proteção. NUNCA DEVE SER RETIRADO DO PROGRAMA **/ /*********************************************************************************/ Init(); while(1) { if(Flag_Controle){ if (countInterrupt>=600 && countInterrupt < 1200){ rBraco = refBracoVal; } else if (countInterrupt>=1200){ rBraco = -1*refBracoVal; countInterrupt = 0; } // rBraco = refBracoVal; Sensor_Read(); // Executa a leitura dos sensores Controle_Algoritmo(); // Execução do seu algoritmo de controle PlotCount++; if(PlotCount>=10){ // Controla para que o printf ocorra apenas uma vez a cada 10 iterações th0_p = th0*1000; // th0 -> Ângulo do braço th1_p = th1*1000; // th1 -> Ângulo do pêndulo dth0_p = dth0*1000; // dth0 -> Velocidade do braço dth1_p = dth1*1000; phi0_p = phi0*1000; phi1_p = phi1*1000; u_p = u * 1000; PlotCount = 0; pc.printf("%d\t%d\t%d\t%d\t%d\n\r", th0_p, dth0_p, th1_p, dth1_p, u_p); //pc.printf("%d\n\r", phi1_p); //pc.printf("Theta_1: %d, dTheta_1: %d\n\r", th1_p, dth1_p); //pc.printf("U: %d\n\r", u_p); } Flag_Controle = false; // Sinaliza que deve-se esperar o próximo sinal da interrupção de tempo para executar o próximo passo de controle } } } /************** Função de implementação do algoritmo de controle **************/ // Nesta função você deve escrever a implementação do algoritmo de controle es- // colhido e do algoritmo de estimação das velocidades. // Caso necessite acesso a alguma variavel não medida ou alguma cons- // tante não definida sinta-se livre para passa-las como argumento, definir // como variavel global ou com um #define void Controle_Algoritmo(void){ // // dth0 = (th0-th0_a)/Ts; // Calculo das velocidades por backward // dth1 = (th1-th1_a)/Ts; // É interessante propor outro método // // Filtro (1/tau*s +1) nos derivadas // dth0_f = (tau/(Ts+tau))*dth0_f + (Ts/(Ts+tau))*dth0; // dth1_f = (tau/(Ts+tau))*dth1_f + (Ts/(Ts+tau))*dth1; /** Inserir Calculo do Sinal de Controle **/ v = vNext; u = -(Kc[0]*th0_f + Kc[1]*th1_f + Kc[2]*th0_f_1 + Kc[3]*th1_f_1 + Kc[4]*th0_f_2 + Kc[5]*th1_f_2) + Ki*v; vNext = v + rBraco - th0_f; //u=0; if(u>1) u=1; if(u<-1) u=-1; if(u<0){ Motor = -u; Horario = 1; AntiHorario = 0; } else if(u>0){ Motor = u; Horario = 0; AntiHorario = 1; } else{ Motor = 0; Horario = 0; AntiHorario = 0; } } /************************* Função de Inicialização *****************************/ // Esta função concentra todas as inicializações do sistema void Init(void){ Motor.period(0.0001); Horario = 0; AntiHorario = 0; Motor = 0.0; Control_Interrupt.attach(&Control_Function, Ts); } /********************** Função de leitura dos sensores *************************/ // Cada vez que esta função é chamada deve-se calcular os ângulos e velocidades // angulares por algum método conhecido void Sensor_Read(void){ th0_a=th0; th1_a=th1; /** Leituras cruas dos ângulos do encoder **/ phi0 = pi*Encoder_Motor.getPulses()/600.0; // (eventos_lidos/eventos_por_volta)*2*pi = angulo_em_radianos phi1 = pi*Encoder_Pendulo.getPulses()/1200.0; // (eventos_lidos/eventos_por_volta)*360 = angulo_em_graus th0 = phi0; /** Tratamento do ângulo lido para ser zero na vertical para cima **/ // Como o encoder é incremental quando inicializamos o programa com o pêndulo na posição if(phi1>0) // vertical para baixo esta passa a ser lida como 0º. Porém, para o algoritmo de controle th1 = phi1-pi; // funcionar corretamente 0º deve ser o pêndulo na posição vertical para cima. Para // garantir que isso aconteça subido o pêndulo no sentido horário ou anti-horário fazemos else if(phi1<=0) // th1 = th1-sgn(th1)*pi, onde sgn(x) é o sinal de x. th1 = phi1+pi; // Para ficar mais claro o funcionamento destes "if else" plote o sinal de th1 no tera term th0_f_2 = th0_f_1; th1_f_2 = th1_f_1; th0_f_1 = th0_f; th1_f_1 = th1_f; // Filtro (1/tau*s +1) nos angulos th0_f = (tau/(Ts+tau))*th0_f + (Ts/(Ts+tau))*th0; th1_f = (tau/(Ts+tau))*th1_f + (Ts/(Ts+tau))*th1; } /**************** Função de flag do algoritmo de controle ******************/ // Esta função avisa a main quando executar o próximo passo do algoritmo de // controle. O uso de uma interrupção para o acionamento da flag garante que // haja exatamente Ts segundos entre execuções. void Control_Function(void){ countInterrupt +=1; Flag_Controle = true; }