Dit is het actieve stuurprogramma, behorend bij de bacheloropdracht van Menno Sytsma over de integratie van een Twisted string actuator in een handorthese
Dependencies: EMG FastPWM HIDScope mbed-src
main.cpp
- Committer:
- s1503189
- Date:
- 2016-06-08
- Revision:
- 0:c727f4699e80
- Child:
- 1:57926254e65b
File content as of revision 0:c727f4699e80:
#include "mbed.h" #include "HIDScope.h" #include "biquadFilter.h" #include "FastPWM.h" // Define the HIDScope and Ticker object HIDScope scope(5); Ticker scopeTimer; volatile bool LoopTimerFlag; Ticker ForceTimer; volatile bool LoopTimerFlag2; //Serial pc(USBTX, USBRX); // Read the analog input //AnalogIn a_in(A0); // Potmeter AnalogIn a_in2(A3); //OUT- AnalogIn a_in3(A4); //OUT+ Ticker Loopticker; // Deze ticker wordt gebruikt om de looptimerflag aan te roepen. AnalogIn Referentie(A0); // De schuifpotmeter naast de geleiding van de draad is de referentie. AnalogIn Boardpotmeter(A1); // POT1 op het board wordt gebruikt als input van de controlloop. AnalogIn Boardpotmeter2(A2); DigitalOut motor1direction(D7); //D6 en D7 voor motor 1 (op het motorshield) FastPWM motor1speed(D6); DigitalOut Led(LED_RED); DigitalOut Roodisplus(D5); DigitalOut Versterker(D4); float potmeter; float Error; float Referentie2;//=1.0; float Output; float Input; double Error_prev = 0; double Error_int = 0; double Error_der; double Ref_der = 0; double Ref_prev = 0; double Ref_prev2 = 0; double Ref2; double Input3; double Input_der=0; double Input_prev=0; double Input_prev2=4; double Plaats_der; double Force_nieuw=0; double Plaats_acc; double Ref_der_prev; double Plaats_der1; //LowPass filter 2 Hz //double low1_v1 = 0, low1_v2 = 0; //double low2_v1 = 0, low2_v2 = 0; const double a1_LP = -1.940778135263835, a2_LP = 0.942482022027066; const double b0_LP = 0.000425971690807714, b1_LP = 0.000851943381615428, b2_LP = 0.000425971690807714; const double a1_HP = -1.982228929792529, a2_HP = 0.982385450614125; const double b0_HP = 0.991153595101663, b1_HP = -1.982307190203327, b2_HP = 0.991153595101663; const double a1_LP5 = -1.822694925196308, a2_LP5 = 0.837181651256023 ; //-1.911197067426073, a2_LP5 = 0.914975834801434; const double b0_LP5 = 0.003621681514929 , b1_LP5 = 0.007243363029857, b2_LP5 = 0.003621681514929; // 0.000944691843840, b1_LP5 = 0.001889383687680 , b2_LP5 = 0.000944691843840; const double a1_LP3 = -1.561018075800718, a2_LP3 = 0.641351538057563; const double b0_LP3 = 0.020083365564211, b1_LP3 = 0.040166731128423, b2_LP3 = 0.020083365564211; const double a1_LP2 = -1.561018075800718, a2_LP2 = 0.641351538057563; const double b0_LP2 = 0.020083365564211, b1_LP2 = 0.040166731128423, b2_LP2 = 0.020083365564211; const double a1_LP4 = -1.561018075800718, a2_LP4 = 0.641351538057563; const double b0_LP4 = 0.020083365564211, b1_LP4 = 0.040166731128423, b2_LP4 = 0.020083365564211; /* const double a1_LP = -1.911197067426073, a2_LP = 0.914975834801434; const double b0_LP = 0.067455273889072, b1_LP = 0.134910547778144, b2_LP = 0.067455273889072; const double a1_HP = -1.982228929792529, a2_HP = 0.982385450614125; const double b0_HP = 0.991153595101663, b1_HP = -1.982307190203327, b2_HP = 0.991153595101663; */ biquadFilter Filter1(a1_LP, a2_LP, b0_LP, b1_LP, b2_LP); biquadFilter Filter2(a1_HP, a2_HP, b0_HP, b1_HP, b2_HP); biquadFilter Filter3(a1_LP3, a2_LP3, b0_LP3, b1_LP3, b2_LP3); biquadFilter Filter4(a1_LP2, a2_LP2, b0_LP2, b1_LP2, b2_LP2); biquadFilter Filter5(a1_LP4, a2_LP4, b0_LP4, b1_LP4, b2_LP4); biquadFilter Filter6(a1_LP5, a2_LP5, b0_LP5, b1_LP5, b2_LP5); // fk is 2 Hz biquadFilter Filter7(a1_LP, a2_LP, b0_LP, b1_LP, b2_LP); double Y_filt; double Y_filt2; double Y_filtprev; double Y_filtprev2; double Y_filtprev3; double Y_filtprev4; double Y_filtprev5; double Y_filtder; int A; float time_; const float time_increment = 0.005; // The data read and send function void scopeSend() { scope.set(0,Force_nieuw); //scope.set(1,Input); scope.set(3,Input);//Boardpotmeter2.read()); scope.set(1,Y_filtder); scope.set(2,Plaats_der); scope.set(4,A); scope.send(); } void tickerfunctie() //Deze functie wordt elke honderdste seconde aangeroepen en zorgt ervoor dat de while-loop helemaal uitgevoerd kan worden. { LoopTimerFlag = 1; } void tickerfunctie2() //Deze functie wordt elke honderdste seconde aangeroepen en zorgt ervoor dat de while-loop helemaal uitgevoerd kan worden. { LoopTimerFlag2 = 1; } double Referentieschaling(double A, double B) { double Y= 787.3008916207206*pow(A,4) -565.1143141517078*pow(A,3) + 122.8516837382677*pow(A,2) + 0.0556616744031*A + 0.0912411880277; Referentie2 = Filter4.step(Y); if (Referentie2<=2.5 or Referentie2>=9.2) { Led = 0; Referentie2 = B; } return Referentie2; } double Inputberekening(double B) { double Inp = 10*B; // De potmeter geeft ook waardes tussen 0 en 1, dit wordt met een factor 10 geschaald zodat deze als een positie in cm opgelegd kunnen worden. Input = Filter3.step(Inp); //Input = 6+(2.5*sin(time_)); if (Input>=9) { // De Input moet binnnen een aantal grenzen blijven. Groter dan 7 is mechanisch niet mogelijk. Input=9; // Bij een waarde kleiner dan 1,5 zijn de strings niet meer gewikkeld en werkt de controller averechts en is deze uiterst instabiel. } else if (Input<=3.0) { Input = 3.0; } return Input; } /*double Input2(double B) { // if (Y_filtder if (Y_filtder>=1) { Input3 = Input_prev2+0.01; wait(0); } if (Y_filtder<= -1) { Input3 = Input_prev2-0.01; wait(0); } if (Input3 >= 9) { Input3 =9; } if (Input3 <= 2.5) { Input3 =2.5; } Input_prev2 = Input3; return Input3; }*/ double Force_prev; double Input_prev3; double Inputberekening3(double B){ if (Force_nieuw>=2.5) { if (A == 1) { Input3 = Input_prev3-0.01; } if (A == 0 && Force_prev>2.5) { A = 0; //pc.printf("A = 0 en Forceprev>1.5 \n"); } if (A <= 0 && Force_prev<=2.5) { A++; Input3 = Input_prev3+0.01; // pc.printf("A = 0 en Forceprev<1.5 \n"); } } else if (Force_nieuw<=-2.5) { if (A == -1) { Input3 = Input_prev3+0.01; } if (A == 0 && Force_prev<-2.5) { A = 0; // pc.printf("A = 0 en Forceprev<1.5 Force<-1.5 \n"); } if (A >= 0 && Force_prev>=-2.5) { A--; Input3 = Input_prev3-0.01; // pc.printf("A = 0 en Forceprev<1.5 Force<-1.5 \n"); } } else { Input3 = Input_prev3 - A*0.01; // pc.printf("Else A = %i \n", A); } Force_prev= Force_nieuw; if (Input3 >= 9) { Input3 =9; } if (Input3 <= 3.5) { Input3 =3.5; } Input_prev3 = Input3; return Input3; } double Errorberekening(double Ref,double Input) { Error = Input-Ref; // Het Error-signaal wordt ook gebruikt voor de PWMOut, dus mag deze niet hoger worden dan 1, 1 is immers al full speed voor de motor. /* if (Error>=1) { Error=1; } else if (Error<=-1) { Error = -1; } else if (fabs(Error)<0.01) { Error = 0; }*/ return Error; } double PID_controller(double Error, double KP, double KI, double KD, double Ts, double &Error_int, double &e_prev) { Error_der = (Error-Error_prev)/Ts; Error_prev = Error; Error_int = Error_int + Ts*Error; return KP*Error+KI*Ts*Error_int+KD*Ts*Error_der; } void Afgeleide_Force() { //while(LoopTimerFlag2 !=1); // Als LTF 0 is, blijft hij 0 en stopt de loop. //LoopTimerFlag2 = 0; Y_filtder = (Y_filt-Y_filtprev)/0.01; //Y_filtder = 3*Filter7.step(Y_filtder); Y_filtprev = Y_filt; } void Afgeleide_Plaats() { //while(LoopTimerFlag2 !=1); // Als LTF 0 is, blijft hij 0 en stopt de loop. LoopTimerFlag2 = 0; Plaats_der = Ref_der/0.01; //(Referentie2-Ref_prev2)/0.1; Plaats_der1 = Filter6.step(Plaats_der); Plaats_der = (Plaats_der1-Ref_der_prev)/0.1; //Plaats_der = Filter5.step(Plaats_acc); if (Plaats_der>=0) { Plaats_der = Plaats_der; } else if (Plaats_der<0) { Plaats_der = 0.5*Plaats_der; } Ref_der_prev= Plaats_der1; } void Motor_controller() { if(Output>=0) { motor1direction.write(1); motor1speed = 0.2+fabs(Output); } else if (Output<0) { motor1direction.write(0); motor1speed = 0.05*fabs(Output); } /* if(Input_der < 0) { // motor1direction.write(0); // motor1speed = 0.05*fabs(Output); if(Output>=0) { motor1direction.write(1); motor1speed = 0.3*fabs(Output); } else if (Output<0) { motor1direction.write(0); motor1speed = 0.09*fabs(Output); } } if(Input_der >= 0) { // motor1direction.write(1); //motor1speed = 1; if(Output>=-0.50) { motor1direction.write(1); motor1speed = (fabs(Output)+0.3); } else if (Output<-0.5) { motor1direction.write(0); motor1speed = 0.01*fabs(Output); } }*/ //if (fabs(Output)>=0.01) // motor1speed = fabs(Output); //else if (fabs(Output)<0.01) //{motor1speed= 0;} } int main() { Roodisplus.write(1); Versterker.write(1); // Attach the data read and send function at 100 Hz scopeTimer.attach_us(&tickerfunctie, 1/0.0003);// 1e4); ForceTimer.attach_us(&tickerfunctie2, 1e4); while(1) { while(LoopTimerFlag !=1); // Als LTF 0 is, blijft hij 0 en stopt de loop. LoopTimerFlag = 0; // Als voorgaand statement niet waar is, maken we de LTF weer 0 en gaan we verder met het programma Led = 1; Y_filt = 3*Filter1.step(a_in3.read()); Y_filt2 = Filter2.step(Y_filt); Input = Inputberekening3(Force_nieuw); //Inputberekening(Boardpotmeter.read()); //Input2(Y_filtder); //Inputberekening(Boardpotmeter.read()); Input3(Force_nieuw); time_ += time_increment; Ref2 = Referentieschaling(Referentie.read()/2,Input); // De referentiewaarde is via deze functie (gevonden met metingen en polyfit) verbonden aan de afstand in centimeters voor waarden tussen 0 en 0.5. Error = Errorberekening(Ref2, Input); Ref_der = Referentie2-Ref_prev; Input_der = Input-Input_prev; Ref_prev = Referentie2; Input_prev = Input; Output = PID_controller(Error,3,2,1,0.01, Error_prev, Error_int); Motor_controller(); if (LoopTimerFlag2==1) { Afgeleide_Force(); Afgeleide_Plaats(); Force_nieuw = Y_filtder-Boardpotmeter2.read()*Plaats_der; } scopeSend(); } }