2014-10-15 Arm 1 naar thuispositie. Eerste poging, fout in keep_in_range
Dependencies: Encoder MODSERIAL TextLCD mbed mbed-dsp
main.cpp
- Committer:
- JKleinRot
- Date:
- 2014-10-24
- Revision:
- 13:54ee98850a15
- Parent:
- 12:996f9f8e3acc
- Child:
- 14:e1816efa712d
File content as of revision 13:54ee98850a15:
#include "mbed.h" //Mbed bibliotheek inladen, standaard functies #include "MODSERIAL.h" //MODSERIAL bibliotheek inladen, communicatie met PC #include "encoder.h" //Encoder bibliotheek inladen, communicatie met encoder #include "TextLCD.h" //LCD scherm bibliotheek inladen, communicatie met LCD scherm //Constanten definiëren en waarde geven #define SAMPLETIME_REGELAAR 0.005 //Sampletijd ticker regelaar motor #define KP_arm1 0.3 //Factor proprotionele regelaar arm 1 #define KI_arm1 0 //Factor integraal regelaar arm 1 #define KD_arm1 0.02 //Factor afgeleide regelaar arm 1 #define KP_arm2 0.001 //Factor proprotionele regelaar arm 2 #define KI_arm2 0 //Factor integraal regelaar arm 2 #define KD_arm2 0 //Factor afgeleide regelaar arm 2 #define SAMPLETIME_EMG 0.005 //Sampletijd ticker EMG meten #define PULS_ARM1_HOME_KALIBRATIE 180 //Aantal pulsen die de encoder moet tellen voordat de arm de goede positie heeft #define PULS_ARM2_HOME_KALIBRATIE 393 //Aantal pulsen die de encoder moet tellen voordat de arm de goede positie heeft //High Pass filter Filtercoëfficiënten #define A1 1 #define A2 -3.1806 #define A3 3.8612 #define A4 -2.1122 #define A5 0.4383 #define B1 4.1660E-4 #define B2 0.0017 #define B3 0.0025 #define B4 0.0017 #define B5 4.1660E-4 //Notch filter Filtercoëfficiënten #define C1 1 #define C2 -1.1873E-16 #define C3 0.9391 #define D1 0.9695 #define D2 -1.1873E-16 #define D3 0.9695 //Low pass filter Filtercoëfficiënten #define E1 1 #define E2 3.9179 #define E3 5.7571 #define E4 3.7603 #define E5 0.9212 #define F1 0.9598 #define F2 3.8391 #define F3 5.7587 #define F4 3.8391 #define F5 0.9598 //Pinverdeling en naamgeving variabelen TextLCD lcd(PTD2, PTB8, PTB9, PTB10, PTB11, PTE2); //LCD scherm MODSERIAL pc(USBTX, USBRX); //PC PwmOut pwm_motor_arm1(PTA5); //PWM naar motor arm 1 DigitalOut dir_motor_arm1(PTA4); //Richting van motor arm 1 Encoder puls_motor_arm1(PTD0, PTD2); //Encoder pulsen tellen van motor arm 1, (geel, wit) PwmOut pwm_motor_arm2(PTC8); //PWM naar motor arm 2 DigitalOut dir_motor_arm2(PTC9); //Ricting van motor arm 2 Encoder puls_motor_arm2(PTD5, PTA13); //Encoder pulsen tellen van motor arm 2, (geel, wit) AnalogIn EMG_bi(PTB1); //Meten EMG signaal biceps //Blauw op 3,3 V en groen op GND Ticker ticker_regelaar; //Ticker voor regelaar motor Ticker ticker_EMG; //Ticker voor EMG meten //States definiëren enum pipostate {RUST, KALIBRATIE_ARM1, KALIBRATIE_ARM2, EMG_OFFSET_BICEPS, EMG_BICEPS, KALIBRATIE_BICEPS, EMG_OFFSET_TRICEPS, EMG_TRICEPS, KALIBRATIE_TRICEPS}; //Alle states benoemen, ieder krijgt een getal beginnend met 0 uint8_t state = RUST; //State is rust aan het begin //Gedefinieerde datatypen en naamgeving en beginwaarden char *lcd_r1 = new char[16]; //Char voor tekst op eerste regel LCD scherm char *lcd_r2 = new char[16]; //Char voor tekst op tweede regel LCD scherm float pwm_to_motor_arm1; //PWM output naar motor arm 1 float pwm_to_motor_arm2; //PWM output naar motor arm 2 float error_arm1_kalibratie; //Error in pulsen arm 1 float vorige_error_arm1 = 0; //Derivative actie van regelaar arm 1 float integraal_arm1 = 0; //Integraal actie van regelaar arm 1 float afgeleide_arm1; //Afgeleide actie van regelaar arm 1 float error_arm2_kalibratie; //Error in pulsen arm 2 float vorige_error_arm2 = 0; //Derivative actie van regelaar arm 2 float integraal_arm2 = 0; //Integraal actie van regelaar arm 2 float afgeleide_arm2; //Afgeleide actie van regelaar arm 2 float xbk = 0; //Gemeten EMG waarde biceps in de kalibratie float xbk1 = 0; //Gemeten EMG waarde biceps in de kalibratie float xbk2 = 0; //Gemeten EMG waarde biceps in de kalibratie float xbk3 = 0; //Gemeten EMG waarde biceps in de kalibratie float xbk4 = 0; //Gemeten EMG waarde biceps in de kalibratie float xbk5 = 0; //Gemeten EMG waarde biceps in de kalibratie float xbk6 = 0; //Gemeten EMG waarde biceps in de kalibratie float xbk7 = 0; //Gemeten EMG waarde biceps in de kalibratie float xbk8 = 0; //Gemeten EMG waarde biceps in de kalibratie float xbk9 = 0; //Gemeten EMG waarde biceps in de kalibratie float xbk10 = 0; //Gemeten EMG waarde biceps in de kalibratie float meanxbk; //Offset van biceps kalibratie float xb; //Gemeten EMG waarde biceps float xbo; //Gemeten EMG waarde biceps min de offset, deze gaat in de filters //High Pass filter Y(n-x) waarden instellen op nul en definiëren als float float xbhp; //Zelfde als xbo, maar makkelijker in notatie in filter float xbhp1 = 0; float xbhp2 = 0; float xbhp3 = 0; float xbhp4 = 0; float xbhp5 = 0; float ybhp; float ybhp1 = 0; float ybhp2 = 0; float ybhp3 = 0; float ybhp4 = 0; float ybhp5 = 0; //Notch filter float xbn; float xbn1 = 0; float xbn2 = 0; float ybn; float ybn1 = 0; float ybn2 = 0; //Rectifier float rb; float rbr; //Low pass filter float xblp; float xblp1 = 0; float xblp2 = 0; float xblp3 = 0; float xblp4 = 0; float xblp5 = 0; float yblp; float yblp1 = 0; float yblp2 = 0; float yblp3 = 0; float yblp4 = 0; float yblp5 = 0; //Gefilterde biceps EMG float xbf; float ybf; volatile bool regelaar_ticker_flag; //Definiëren flag als bool die verandert kan worden in programma void setregelaar_ticker_flag() //Setregelaar_ticker_flag zet de regelaar_ticker_flag op true { regelaar_ticker_flag = true; } volatile bool regelaar_EMG_flag; //Definiëren flag als bool die verandert kan worden in programma void setregelaar_EMG_flag() //Setregelaar_EMG_flag zet de regelaar_EMG_flag op true { regelaar_EMG_flag = true; } void keep_in_range(float * in, float min, float max) //Zorgt ervoor dat een getal niet buiten een bepaald minimum en maximum komt { if (*in < min) { //Als de waarde kleiner is als het minimum wordt de waarde het minimum *in = min; } if (*in > max) { //Als de waarde groter is dan het maximum is de waarde het maximum *in = max; } else { //In alle andere gevallen is de waarde de waarde zelf *in = *in; } } void arm1_naar_thuispositie() { error_arm1_kalibratie = (PULS_ARM1_HOME_KALIBRATIE - puls_motor_arm1.getPosition()); //PWM naar motor is het verschil tussen het voorgestelde aantal pulsen en de huidige positie maal een factor integraal_arm1 = integraal_arm1 + error_arm1_kalibratie*SAMPLETIME_REGELAAR; //Integraal deel van regelaar afgeleide_arm1 = (error_arm1_kalibratie - vorige_error_arm1)/SAMPLETIME_REGELAAR; //Afgeleide deel van regelaar pwm_to_motor_arm1 = error_arm1_kalibratie*KP_arm1 + integraal_arm1*KI_arm1 + afgeleide_arm1*KD_arm1; //Output naar motor na PID regelaar keep_in_range(&pwm_to_motor_arm1, -1, 1); //PWM moet tussen 1 en -1 blijven (niet meer dan 100% dutycycle) if (pwm_to_motor_arm1 > 0) { //Als PWM is positief, dan richting 1 dir_motor_arm1.write(1); } else { //Anders richting nul dir_motor_arm1.write(0); } pwm_motor_arm1.write(fabs(pwm_to_motor_arm1)); //Output PWM naar motor is de absolute waarde van de berekende PWM pc.printf("pulsmotorgetposition %d ", puls_motor_arm1.getPosition()); pc.printf("pwmmotor %f\n\r", pwm_to_motor_arm1); if (pwm_to_motor_arm1 == 0) { //Als het verschil tussen de voorgestelde en huidige positie nul is wordt de while loop gestopt (condities kloppen niet meer) state = KALIBRATIE_ARM2; //State wordt kalibratie arm 2, zo daar naar volgende onderdeel pc.printf("KALIBRATIE_ARM1 afgerond\n"); //Tekst voor controle Arm 1 naar thuispositie } } void arm2_naar_thuispositie() { error_arm2_kalibratie = (PULS_ARM2_HOME_KALIBRATIE - puls_motor_arm2.getPosition()); //PWM naar motor is het verschil tussen het voorgestelde aantal pulsen en de huidige positie maal een factor integraal_arm2 = integraal_arm2 + error_arm2_kalibratie*SAMPLETIME_REGELAAR; //Integraal deel van regelaar afgeleide_arm2 = (error_arm2_kalibratie - vorige_error_arm2)/SAMPLETIME_REGELAAR; //Afgeleide deel van regelaar pwm_to_motor_arm2 = error_arm2_kalibratie*KP_arm2 + integraal_arm2*KI_arm2 + afgeleide_arm2*KD_arm2; //Output naar motor na PID regelaar keep_in_range(&pwm_to_motor_arm2, -1, 1); //PWM moet tussen 1 en -1 blijven (niet meer dan 100% dutycycle) if (pwm_to_motor_arm2 > 0) { //Als PWM is positief, dan richting 1 dir_motor_arm2.write(1); } else { //Anders richting nul dir_motor_arm2.write(0); } pwm_motor_arm2.write(fabs(pwm_to_motor_arm2)); //Output PWM naar motor is de absolute waarde van de berekende PWM pc.printf("pulsmotorgetposition %d ", puls_motor_arm2.getPosition()); pc.printf("pwmmotor %f\n\r", pwm_to_motor_arm2); if (pwm_to_motor_arm2 == 0) { //Als het verschil tussen de voorgestelde en huidige positie nul is wordt de while loop gestopt (condities kloppen niet meer) state = EMG_OFFSET_BICEPS; //State wordt kalibratie arm 2, zo daar naar volgende onderdeel pc.printf("KALIBRATIE_ARM2 afgerond\n"); //Tekst voor controle Arm 2 naar thuispositie } } void filter_biceps() { //High pass xbhp = xbo; //Input in filter ybhp = -A2*ybhp1 - A3*ybhp2 - A4*ybhp3 - A5*ybhp4 + B1*xbhp + B2*xbhp1 + B3*xbhp2 + B4*xbhp3 + B5*xbhp4; //Filterformule in z-domein //Waarden voor de volgende ronde benoemen xbhp4 = xbhp3; xbhp3 = xbhp2; xbhp2 = xbhp1; xbhp1 = xbhp; xbn = xbhp; ybhp4 = ybhp3; ybhp3 = ybhp2; ybhp2 = ybhp1; ybhp1 = ybhp; ybn1 = ybhp; //De vorige waarde in het notchfilter is de waarde uit het high pass filter //Notch ybn = -C2*ybn1 - C3*ybn2 + D1*xbn + D2*xbn1 + D3*xbn2; //Filterfunctie in z-domein //Waarden voor de volgende ronde benoemen xbn2 = xbn1; xbn1 = xbn; xblp = xbn; ybn2 = ybn1; ybn1 = ybn; rb = ybn; //Rectify rbr = fabs(rb); //Absolute waarde van de waarde uit notchfilter yblp1 = rbr; //Low pass yblp = -E2*yblp1 - E3*yblp2 - E4*yblp3 - E5*yblp4 + F1*xblp + F2*xblp1 + F3*xblp2 + F4*xblp3 + F5*xblp4; //Filterfunctie in z-domein xblp4 = xblp3; xblp3 = xblp2; xblp2 = xblp1; xblp1 = xblp; xbf = xblp; yblp4 = yblp3; yblp3 = yblp2; yblp2 = yblp1; yblp1 = yblp; ybf = yblp; } int main() { while(1) { //Oneindige while loop, anders wordt er na het uitvoeren van de eerste case niets meer gedaan //PC baud rate instellen pc.baud(38400); //PC baud rate is 38400 bits/seconde switch(state) { //Switch benoemen, zorgt ervoor dat in de goede volgorde de dingen worden doorlopen, aan einde een case wordt de state de naam van de nieuwe case case RUST: { //Aanzetten lcd_r1 = " BMT M9 GR. 4 "; //Tekst op eerste regel van LCD scherm lcd_r2 = "Hoi! Ik ben PIPO"; //Tekst op tweede regel van LCD scherm wait(2); //Twee seconden wachten pc.printf("RUST afgerond\n"); //Tekst voor controle Aanzetten state = KALIBRATIE_ARM1; //State wordt kalibratie arm 1, zo door naar volgende onderdeel break; //Stopt acties in deze case } case KALIBRATIE_ARM1: { //Arm 1 naar thuispositie pc.printf("KALIBRATIE_ARM1\n"); wait(1); //Een seconde wachten ticker_regelaar.attach(setregelaar_ticker_flag,SAMPLETIME_REGELAAR); //Ticker iedere zoveel seconde de flag op laten steken while(state == KALIBRATIE_ARM1) { while(regelaar_ticker_flag != true) ; //Als geen flag opgestoken, dan niks doen, wel flag, dan uit de while loop en door naar volgende regel regelaar_ticker_flag = false; //Flag weer naar beneden, zodat deze straks weer omhoog kan arm1_naar_thuispositie(); //Voer acties uit om arm 1 naar thuispositie te krijgen } wait(1); //Een seconde wachten break; //Stopt acties in deze case } case KALIBRATIE_ARM2: { //Arm 2 naar thuispositie pc.printf("KALIBRATIE_ARM1\n"); wait(1); //Een seconde wachten //ticker_regelaar.attach(setregelaar_ticker_flag,SAMPLETIME_REGELAAR); //Ticker iedere zoveel seconde de flag op laten steken while(state == KALIBRATIE_ARM2) { while(regelaar_ticker_flag != true) ; //Als geen flag opgestoken, dan niks doen, wel flag, dan uit de while loop en door naar volgende regel regelaar_ticker_flag = false; //Flag weer naar beneden, zodat deze straks weer omhoog kan arm2_naar_thuispositie(); //Voer acties uit om arm 2 naar thuispositie te krijgen } wait(1); //Een seconde wachten ticker_regelaar.detach(); //Ticker detachten, ticker doet nu niks meer break; //Stopt acties in deze case } case EMG_OFFSET_BICEPS: { //Kalibratie EMG signaal biceps pc.printf("EMG_OFFSET_BICEPS\n"); wait(1); //Een seconde wachten ticker_EMG.attach(setregelaar_EMG_flag,SAMPLETIME_EMG); //Ticker iedere zoveel seconden de flag laten opsteken pc.printf("Ticker voor kalibratie compleet\n"); //Tekst voor controle Ticker voor kalibratie //5 seconden EMG biceps meten wait(1); //Een seconde wachten lcd_r1 = " EMG kalibratie "; //Tekst op eerste regel van LCD scherm lcd_r2 = " Span biceps aan"; //Tekst op tweede regel van LCD scherm while(state == EMG_OFFSET_BICEPS){ while(regelaar_EMG_flag != true) ; //Als geen flag opgestoken, dan niks doen, wel flag, dan uit de while loop en door naar volgende regel regelaar_EMG_flag = false; //Flag weer naar beneden, zodat deze straks weer omhoog kan pc.printf("Ga EMG meten\n"); xbk = EMG_bi.read(); //EMG signaal uitlezen xbk10 = xbk9; xbk9 = xbk8; xbk8 = xbk7; xbk7 = xbk6; xbk6 = xbk5; xbk5 = xbk4; xbk4 = xbk3; xbk3 = xbk2; xbk2 = xbk1; xbk1 = xbk; pc.printf("xbk10 is %f\n", xbk10); if(xbk10 > 0){ pc.printf("10 waarden gemeten\n"); state = EMG_BICEPS; } } break; } case EMG_BICEPS: { pc.printf("EMG_BICEPS\n"); meanxbk = (xbk1 + xbk2 + xbk3 + xbk4 + xbk5 + xbk6 + xbk7 + xbk8 + xbk9 + xbk10)/10; //Offset bepalen van de eerste 10 gemeten waarden while(regelaar_EMG_flag != true) ; //Als geen flag opgestoken, dan niks doen, wel flag, dan uit de while loop en door naar volgende regel regelaar_EMG_flag = false; //Flag weer naar beneden, zodat deze straks weer omhoog kan xb = EMG_bi.read(); //EMG meten van biceps xbo = xb - meanxbk; //Gemeten waarden zonder offset filter_biceps(); } default: { //Default state, mocht er iets misgaan en het programma kan niet naar een volgende case state = RUST; //Als dat gebeurt wordt de state rust en begint hij weer vooraan } } pc.printf("state: %u\n",state); } }