Laboratório Controle Aplicado / Mbed 2 deprecated Template_PTC3471_Atrito_pendulo_2022

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Dependencies:   PTC3471 QEI USBDevice mbed

main.cpp@3:8736b05d400a, 2022-09-27 (annotated)

Committer:
lcaepusp
Date:
Tue Sep 27 15:31:55 2022 +0000
Revision:
3:8736b05d400a
Parent:
2:61c074362ef1
Child:
4:cccd118ea410
2022

Who changed what in which revision?

UserRevisionLine numberNew 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 3:8736b05d400a 7 #define pi 3.141592653589793
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 3:8736b05d400a 17 QEI Encoder_Motor (PTD0,PTB17,NC, 300, QEI::X4_ENCODING); // Objeto de leitura do encoder do motor
lcaepusp 3:8736b05d400a 18 QEI Encoder_Pendulo (PTA12,PTA13,NC, 600, QEI::X4_ENCODING);// Objeto de leitura do encoder do pêndulo
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 19
lcaepusp 3:8736b05d400a 20 DigitalOut Horario(PTC1); // DigitalOut que sinaliza se deve virar o motor no sentido horário
lcaepusp 3:8736b05d400a 21 DigitalOut AntiHorario(PTD5); // DigitalOut que sinaliza se deve virar o motor no sentido anti-horário
lcaepusp 3:8736b05d400a 22 PwmOut Motor(PTD6);
lcaepusp 3:8736b05d400a 23
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 24
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 25 bool Flag_Controle = false;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 26 int PlotCount = 0;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 27
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 28 double phi0 = 0; // phi0 -> Ângulo lido pelo Encoder_Braco
lcaepusp 3:8736b05d400a 29 double phi1 = 0;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 30
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 31 double th0 = 0; // th0 -> Ângulo do braço
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 32 double th1 = 0; // th1 -> Ângulo do pêndulo
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 33
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 34 double th0_f = 0; // th0 -> Ângulo do braço
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 35 double th1_f = 0; // th1 -> Ângulo do pêndulo
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 36
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 37 double tau = 5e-2;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 38
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 39 double th0_a = 0; // Valor de th0 um período de amostragem anterior
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 40 double th1_a = 0; // Valor de th1 um período de amostragem anterior
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 41
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 42 float u=0;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 43
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 44 void Init(void); // Função de Inicialização
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 45 void Sensor_Read(void); // Função de leitura dos sensores
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 46
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 47 /******************************************************************************/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 48 /*************************** Corpo de Funções *********************************/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 49 /******************************************************************************/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 50
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 51 /*************************** Função Principal *********************************/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 52 // A main chama todas as inicializações e então aguarda o sinal de que deve
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 53 // realizar controle. Esse sinal é dado pela flag "Controle" e é setada por uma
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 54 // interrupção de tempo.
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 55 //
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 56 // Para garantir a execução imediata do algoritmo de controle nenhum wait deve
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 57 // ser chamado durante a execução do controle e o uso de printfs deve ser
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 58 // esporádico.
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 59 int main() {
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 60
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 61 /*********************************************************************************/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 62 /** Inicialização do algoritmo de proteção. NUNCA DEVE SER RETIRADO DO PROGRAMA **/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 63 /**/ wait(5); /**/
lcaepusp 1:e2066df0a7a6 64 /**/ Protecao_Init(&Encoder_Motor, &Control_Interrupt, pi); /**/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 65 /** Inicialização do algoritmo de proteção. NUNCA DEVE SER RETIRADO DO PROGRAMA **/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 66 /*********************************************************************************/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 67
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 68 Init();
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 69 while(1) {
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 70
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 71 if(Flag_Controle){
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 72
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 73 Sensor_Read(); // Executa a leitura dos sensores
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 74
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 75 PlotCount++;
lcaepusp 3:8736b05d400a 76 if(PlotCount>=5){ // Controla para que o printf ocorra apenas uma vez a cada 10 iterações
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 77 PlotCount = 0;
lcaepusp 3:8736b05d400a 78 pc.printf("%f \t %f\n\r", phi0, phi1);
lcaepusp 3:8736b05d400a 79
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 80 }
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 81
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 82 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 83 }
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 84 }
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 85 }
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 86
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 87
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 88 /************************* Função de Inicialização *****************************/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 89 // Esta função concentra todas as inicializações do sistema
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 90 void Init(void){
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 91
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 92 Motor.period(0.0001);
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 93 Horario = 0;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 94 AntiHorario = 0;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 95 Motor = 0.0;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 96 Control_Interrupt.attach(&Control_Function, Ts);
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 97
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 98 }
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 99
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 100 /********************** Função de leitura dos sensores *************************/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 101 // Cada vez que esta função é chamada deve-se calcular os ângulos e velocidades
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 102 // angulares por algum método conhecido
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 103 void Sensor_Read(void){
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 104
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 105 th0_a=th0;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 106 th1_a=th1;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 107
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 108 /** Leituras cruas dos ângulos do encoder **/
lcaepusp 1:e2066df0a7a6 109 phi0 = pi*Encoder_Motor.getPulses()/600.0; // (eventos_lidos/eventos_por_volta)*2*pi = angulo_em_radianos
lcaepusp 1:e2066df0a7a6 110 phi1 = pi*Encoder_Pendulo.getPulses()/1200.0; // (eventos_lidos/eventos_por_volta)*360 = angulo_em_graus
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 111
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 112 th0 = phi0;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 113 /** 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 114 if(phi1>0) // vertical para baixo esta passa a ser lida como 0º. Porém, para o algoritmo de controle
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 115 th1 = phi1-pi; // funcionar corretamente 0º deve ser o pêndulo na posição vertical para cima. Para
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 116 // garantir que isso aconteça subido o pêndulo no sentido horário ou anti-horário fazemos
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 117 else if(phi1<=0) // th1 = th1-sgn(th1)*pi, onde sgn(x) é o sinal de x.
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 118 th1 = phi1+pi; // Para ficar mais claro o funcionamento destes "if else" plote o sinal de th1 no tera term
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 119
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 120 // Filtro (1/tau*s +1) nos angulos
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 121 th0_f = (tau/(Ts+tau))*th0_f + (Ts/(Ts+tau))*th0;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 122 th1_f = (tau/(Ts+tau))*th1_f + (Ts/(Ts+tau))*th1;
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 123
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 124 }
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 125
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 126 /**************** Função de flag do algoritmo de controle ******************/
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 127 // Esta função avisa a main quando executar o próximo passo do algoritmo de
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 128 // controle. O uso de uma interrupção para o acionamento da flag garante que
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 129 // haja exatamente Ts segundos entre execuções.
lcaepusp 0:f4d8c80475a0 130 void Control_Function(void){
lcaepusp 3:8736b05d400a 131 Flag_Controle = true;
lcaepusp 3:8736b05d400a 132 }