main.cpp

00001 //libaries
00002 #include "mbed.h"
00003 #include "BiQuad.h"
00004 #include "HIDScope.h"
00005 #include "encoder.h"
00006 #include "MODSERIAL.h"
00007 
00008 
00009 //globale variabelen FILTERS
00010 
00011 //Hidscope aanmaken
00012 HIDScope scope(2);
00013 double maxi = 0.12;                     // max signal after filtering, 0.1-0.12
00014 
00015 // Biquad filters van respectievelijk Notch, High-pass en Low-pass filter
00016 BiQuad N1( 8.63271e-01, -1.39680e+00, 8.63271e-01, -1.39680e+00, 7.26543e-01 );
00017 BiQuadChain NF;
00018 BiQuad HP1( 9.63001e-01, -9.62990e-01, 0.00000e+00, -9.62994e-01, 0.00000e+00 );
00019 BiQuad HP2( 1.00000e+00, -2.00001e+00, 1.00001e+00, -1.96161e+00, 9.63007e-01 ); 
00020 BiQuadChain HPF;
00021 BiQuad LP1( 2.56971e-06, 2.56968e-06, 0.00000e+00, -9.72729e-01, 0.00000e+00 );
00022 BiQuad LP2( 1.00000e+00, 2.00001e+00, 1.00001e+00, -1.97198e+00, 9.72734e-01 );
00023 BiQuadChain LPF;
00024 
00025 float f = 500;       // frequency
00026 float dt = 1/f;      // sample frequency
00027 Ticker emgverwerkticker;
00028 AnalogIn emg(A0);   // EMG lezen
00029 
00030 // globale variabelen PID controller
00031 
00032 Ticker AInTicker;           //We make a ticker named AIn (use for HIDScope)
00033 
00034 Ticker Treecko;             //We make a awesome ticker for our control system
00035 //AnalogIn potMeter2(A1);     //Analoge input of potmeter 2 (will be use for te reference position) --> emgFiltered
00036 PwmOut M1E(D6);             //Biorobotics Motor 1 PWM control of the speed 
00037 DigitalOut M1D(D7);         //Biorobotics Motor 1 diraction control
00038 
00039 Encoder motor1(D13,D12,true);
00040 MODSERIAL pc(USBTX,USBRX);
00041 
00042 float PwmPeriod = 1.0/5000.0;           //set up of PWM periode (5000 Hz, want 5000 periodes in 1 seconde)
00043 const float Ts = 0.1;                   // tickettijd/ sample time
00044 float e_prev = 0; 
00045 float e_int = 0;
00046 float refP_prev = 0;
00047 
00048 //FILTERS
00049 /*void emgverwerk ()
00050 {
00051     double emgNotch = NF.step(emg.read() );  // Notch filter
00052     double emgHP = HPF.step(emgNotch);       // High-pass filter: also normalises around 0.
00053     double emgAbsHP = abs(emgHP);            // Take absolute value
00054     double emgLP = LPF.step(emgAbsHP);       // Low-pass filter: creates envelope
00055     double emgMax = maxi;                      //(emgLP);             // moet waarde 'schatten' voor de max, want je leest de data live. voorbeeld: 0.1, maar mogelijk 0.2 kiezen voor veiligheidsfactor. Dan gaat motor alleen maximaal op 1/2 vermogen.
00056     double emgFiltered = emgLP/emgMax;       // Scale to maximum signal: useful for motor
00057     if (emgFiltered >1)
00058     {
00059         emgFiltered=1.00;
00060     }
00061     scope.set(0,emgFiltered);
00062     scope.set(1,emg.read());
00063     scope.send();    
00064 }    
00065 */
00066 
00067 
00068 // PID CONTROLLER
00069 float GetReferencePosition(double emgFilt, double &refP_prev )  //    anders met emg
00070 {
00071     double refP; 
00072     if (.45<emgFilt<.80)
00073     {
00074         refP= refP_prev + 0.001;
00075         }
00076     else if (emgFilt>=.80)
00077     {
00078         refP= refP_prev + 0.04;
00079     }
00080     else 
00081     {  }
00082     
00083     int maxwaarde = 4096;                   // = 64x64 aantal posities die de motor kan hebben
00084     refP = refP*maxwaarde;
00085     return refP;                            // value between 0 and 4096 
00086 }
00087     
00088 float FeedBackControl(float error, float &e_prev, float &e_int)   // schaalt de snelheid naar de snelheid zodat onze chip het begrijpt (is nog niet in werking)
00089 {
00090     float kp = 0.001;                             // kind of scaled.
00091     float Proportional= kp*error;
00092     
00093     float kd = 0.0004;                           // kind of scaled. 
00094     float VelocityError = (error - e_prev)/Ts; 
00095     float Derivative = kd*VelocityError;
00096     e_prev = error;
00097     
00098     float ki = 0.00005;                           // kind of scaled.
00099     e_int = e_int+Ts*error;
00100     float Integrator = ki*e_int;
00101     
00102     
00103     float motorValue = Proportional + Integrator + Derivative;
00104     return motorValue;
00105 }
00106 
00107 void SetMotor1(float motorValue)
00108 {
00109     if (motorValue >= 0)
00110     {
00111         M1D = 0;
00112     }
00113     else 
00114     {
00115         M1D = 1;
00116     }
00117 
00118     if  (fabs(motorValue) > 1)    
00119     {
00120         M1E = 1;                    //de snelheid wordt teruggeschaald naar 8.4 rad/s (maximale snelheid, dus waarde 1)
00121     }
00122     else
00123     {    
00124         M1E = fabs(motorValue);      //de absolute snelheid wordt bepaald, de motor staat uit bij een waarde 0
00125     }
00126 }
00127 
00128 float Encoder ()
00129 {
00130     float Huidigepositie = motor1.getPosition ();
00131     return Huidigepositie;             // huidige positie = current position
00132 }
00133 
00134 void MeasureAndControl(void)
00135 {
00136     //emgverwerken
00137     double emgNotch = NF.step(emg.read() );  // Notch filter
00138     double emgHP = HPF.step(emgNotch);       // High-pass filter: also normalises around 0.
00139     double emgAbsHP = abs(emgHP);            // Take absolute value
00140     double emgLP = LPF.step(emgAbsHP);       // Low-pass filter: creates envelope
00141     double emgMax = maxi;                      //(emgLP);             // moet waarde 'schatten' voor de max, want je leest de data live. voorbeeld: 0.1, maar mogelijk 0.2 kiezen voor veiligheidsfactor. Dan gaat motor alleen maximaal op 1/2 vermogen.
00142     double emgFiltered = emgLP/emgMax;       // Scale to maximum signal: useful for motor
00143     if (emgFiltered >1)
00144     {
00145         emgFiltered=1.00;
00146     }
00147     scope.set(0,emgFiltered);
00148     scope.set(1,emg.read());
00149     scope.send();    
00150     
00151     // hier the control of the control system
00152     float refP = GetReferencePosition(emgFiltered, refP_prev); 
00153     float Huidigepositie = Encoder(); 
00154     float error = (refP - Huidigepositie);// make an error
00155     float motorValue = FeedBackControl(error, e_prev, e_int);
00156     SetMotor1(motorValue);
00157 }
00158 
00159 
00160 int main()
00161 {
00162     NF.add( &N1 );
00163     HPF.add( &HP1 ).add( &HP2 );
00164     LPF.add( &LP1 ).add( &LP2 );
00165     //emgverwerkticker.attach(&emgverwerk, dt);
00166     
00167     M1E.period(PwmPeriod);
00168     Treecko.attach(MeasureAndControl, dt); //Ts);   //Elke 1 seconde zorgt de ticker voor het runnen en uitlezen van de verschillende 
00169                                             //functies en analoge signalen. Veranderingen worden elke 1 seconde doorgevoerd.
00170      
00171     while(1) 
00172     {
00173         wait(0.2);
00174         pc.baud(115200);
00175         float B = motor1.getPosition();
00176         //float Potmeterwaarde = potMeter2.read();
00177         //float positie = B%4096;
00178         //pc.printf("pos: %d, speed %f, potmeter = %f V, \r\n",motor1.getPosition(), motor1.getSpeed(),(potMeter2.read()*3.3)); //potmeter uitlezen. tussen 0-1. voltage, dus *3.3V
00179     }
00180 }