New version for the new pendulum
Dependencies: PTC3471 QEI USBDevice mbed
main.cpp@0:f4d8c80475a0, 2017-08-25 (annotated)
- Committer:
- lcaepusp
- Date:
- Fri Aug 25 14:22:44 2017 +0000
- Revision:
- 0:f4d8c80475a0
- Child:
- 1:d4a362424143
Template base para uso de controles. Est? inclu?do as interrup??es para trava de seguran?a (n?o alterar exceto quando solicitado).
Who changed what in which revision?
User | Revision | Line number | New contents of line |
---|---|---|---|
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 1 | #include "mbed.h" |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 2 | #include "QEI.h" |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 3 | #include "USBSerial.h" |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 4 | #include "PTC3471.h" |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 5 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 6 | #define Ts 0.01 //periodo de amostragem |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 7 | #define pi 3.14159 |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 8 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 9 | /******************************************************************************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 10 | /**************** Definição de Variaveis, Objetos e Funções ******************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 11 | /******************************************************************************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 12 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 13 | USBSerial pc; // Objeto de comunicação serial com o TeraTerm |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 14 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 15 | Ticker Control_Interrupt; // Interrupção de Tempo para acionamento do algoritmo de controle |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 16 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 17 | QEI Encoder_Motor (PTD0,PTB17,NC, 300, QEI::X4_ENCODING); // Objeto de leitura do encoder do motor |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 18 | QEI Encoder_Pendulo (PTA12,PTA13,NC, 500, QEI::X4_ENCODING); // Objeto de leitura do encoder do pêndulo |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 19 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 20 | DigitalOut Horario(PTC1); // DigitalOut que sinaliza se deve virar o motor no sentido horário |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 21 | DigitalOut AntiHorario(PTD6); // DigitalOut que sinaliza se deve virar o motor no sentido anti-horário |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 22 | PwmOut Motor(PTD5); // AnalogOut (PWM) que indica de 0 a 1 qual o módulo da tensão sobre o motor |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 23 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 24 | bool Flag_Controle = false; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 25 | int PlotCount = 0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 26 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 27 | double phi0 = 0; // phi0 -> Ângulo lido pelo Encoder_Braco |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 28 | double phi1 = 0; // phi1 -> Ângulo lido pelo Encoder_Pendulo |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 29 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 30 | double th0 = 0; // th0 -> Ângulo do braço |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 31 | double th1 = 0; // th1 -> Ângulo do pêndulo |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 32 | double dth0 = 0; // dth0 -> Velocidade do braço |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 33 | double dth1 = 0; // dth1 -> Velocidade do pêndulo |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 34 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 35 | double th0_f = 0; // th0 -> Ângulo do braço |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 36 | double th1_f = 0; // th1 -> Ângulo do pêndulo |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 37 | double dth0_f = 0; // dth0 -> Velocidade do braço |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 38 | double dth1_f = 0; // dth1 -> Velocidade do pêndulo |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 39 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 40 | double tau = 5e-2; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 41 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 42 | double th0_a = 0; // Valor de th0 um período de amostragem anterior |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 43 | double th1_a = 0; // Valor de th1 um período de amostragem anterior |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 44 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 45 | float u=0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 46 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 47 | void Init(void); // Função de Inicialização |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 48 | void Control_Function(void); // Função de flag do controle, a ser chamada pela interrupção |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 49 | void Sensor_Read(void); // Função de leitura dos sensores |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 50 | void Controle_Algoritmo(void); // Função que implementa o algoritmo de controle escolhido |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 51 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 52 | /******************************************************************************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 53 | /*************************** Corpo de Funções *********************************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 54 | /******************************************************************************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 55 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 56 | /*************************** Função Principal *********************************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 57 | // A main chama todas as inicializações e então aguarda o sinal de que deve |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 58 | // realizar controle. Esse sinal é dado pela flag "Controle" e é setada por uma |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 59 | // interrupção de tempo. |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 60 | // |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 61 | // Para garantir a execução imediata do algoritmo de controle nenhum wait deve |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 62 | // ser chamado durante a execução do controle e o uso de printfs deve ser |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 63 | // esporádico. |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 64 | int main() { |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 65 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 66 | /*********************************************************************************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 67 | /** Inicialização do algoritmo de proteção. NUNCA DEVE SER RETIRADO DO PROGRAMA **/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 68 | /**/ wait(5); /**/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 69 | /**/ Protecao_Init(&Encoder_Motor, &Control_Interrupt, pi/2); /**/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 70 | /** Inicialização do algoritmo de proteção. NUNCA DEVE SER RETIRADO DO PROGRAMA **/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 71 | /*********************************************************************************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 72 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 73 | Init(); |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 74 | while(1) { |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 75 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 76 | if(Flag_Controle){ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 77 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 78 | Sensor_Read(); // Executa a leitura dos sensores |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 79 | Controle_Algoritmo(); // Execução do seu algoritmo de controle |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 80 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 81 | PlotCount++; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 82 | if(PlotCount>=100){ // Controla para que o printf ocorra apenas uma vez a cada 10 iterações |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 83 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 84 | PlotCount = 0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 85 | //pc.printf("Theta_0: %f, dTheta_0: %f\n\r", th0*180/pi, dth0*180/pi); |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 86 | //pc.printf("Theta_1: %f, dTheta_1: %f\n\r", th1*180/pi, dth1*180/pi); |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 87 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 88 | pc.printf("Theta_0: %f\n\r", th0*180/pi); |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 89 | pc.printf("Theta_1: %f\n\r", th1*180/pi); |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 90 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 91 | } |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 92 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 93 | Flag_Controle = false; // Sinaliza que deve-se esperar o próximo sinal da interrupção de tempo para executar o próximo passo de controle |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 94 | } |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 95 | } |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 96 | } |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 97 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 98 | /************** Função de implementação do algoritmo de controle **************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 99 | // Nesta função você deve escrever a implementação do algoritmo de controle es- |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 100 | // colhido e do algoritmo de estimação das velocidades. |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 101 | // Caso necessite acesso a alguma variavel não medida ou alguma cons- |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 102 | // tante não definida sinta-se livre para passa-las como argumento, definir |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 103 | // como variavel global ou com um #define |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 104 | void Controle_Algoritmo(void){ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 105 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 106 | dth0 = (th0-th0_a)/Ts; // Calculo das velocidades por backward |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 107 | dth1 = (th1-th1_a)/Ts; // É interessante propor outro método |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 108 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 109 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 110 | // Filtro (1/tau*s +1) nos derivadas |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 111 | dth0_f = (tau/(Ts+tau))*dth0_f + (Ts/(Ts+tau))*dth0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 112 | dth1_f = (tau/(Ts+tau))*dth1_f + (Ts/(Ts+tau))*dth1; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 113 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 114 | u=0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 115 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 116 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 117 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 118 | if(u>1) |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 119 | u=1; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 120 | if(u<-1) |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 121 | u=-1; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 122 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 123 | if(u<0){ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 124 | Motor = -u; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 125 | Horario = 0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 126 | AntiHorario = 1; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 127 | } |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 128 | else if(u>0){ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 129 | Motor = u; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 130 | Horario = 1; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 131 | AntiHorario = 0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 132 | } |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 133 | else{ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 134 | Motor = 0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 135 | Horario = 0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 136 | AntiHorario = 0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 137 | } |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 138 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 139 | } |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 140 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 141 | /************************* Função de Inicialização *****************************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 142 | // Esta função concentra todas as inicializações do sistema |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 143 | void Init(void){ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 144 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 145 | Motor.period(0.0001); |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 146 | Horario = 0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 147 | AntiHorario = 0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 148 | Motor = 0.0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 149 | Control_Interrupt.attach(&Control_Function, Ts); |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 150 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 151 | } |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 152 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 153 | /********************** Função de leitura dos sensores *************************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 154 | // Cada vez que esta função é chamada deve-se calcular os ângulos e velocidades |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 155 | // angulares por algum método conhecido |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 156 | void Sensor_Read(void){ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 157 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 158 | th0_a=th0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 159 | th1_a=th1; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 160 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 161 | /** Leituras cruas dos ângulos do encoder **/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 162 | phi0 = pi*Encoder_Motor.getPulses()/600.0; // (pulsos_lidos/pulsos_por_volta)*pi = angulo_em_radianos |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 163 | phi1 = pi*Encoder_Pendulo.getPulses()/1000.0; // (pulsos_lidos/pulsos_por_volta)*180 = angulo_em_graus |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 164 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 165 | th0 = phi0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 166 | /** 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 |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 167 | if(phi1>0) // vertical para baixo esta passa a ser lida como 0º. Porém, para o algoritmo de controle |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 168 | th1 = phi1-pi; // funcionar corretamente 0º deve ser o pêndulo na posição vertical para cima. Para |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 169 | // garantir que isso aconteça subido o pêndulo no sentido horário ou anti-horário fazemos |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 170 | else if(phi1<=0) // th1 = th1-sgn(th1)*pi, onde sgn(x) é o sinal de x. |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 171 | th1 = phi1+pi; // Para ficar mais claro o funcionamento destes "if else" plote o sinal de th1 no tera term |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 172 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 173 | // Filtro (1/tau*s +1) nos angulos |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 174 | th0_f = (tau/(Ts+tau))*th0_f + (Ts/(Ts+tau))*th0; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 175 | th1_f = (tau/(Ts+tau))*th1_f + (Ts/(Ts+tau))*th1; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 176 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 177 | } |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 178 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 179 | /**************** Função de flag do algoritmo de controle ******************/ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 180 | // Esta função avisa a main quando executar o próximo passo do algoritmo de |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 181 | // controle. O uso de uma interrupção para o acionamento da flag garante que |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 182 | // haja exatamente Ts segundos entre execuções. |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 183 | void Control_Function(void){ |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 184 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 185 | Flag_Controle = true; |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 186 | |
lcaepusp | 0:f4d8c80475a0 | 187 | } |