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248cd4dc68
...
a0ec9092b0
Author | SHA1 | Date |
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a0ec9092b0 | |
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23c84d2e41 |
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@ -0,0 +1,119 @@
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//Import
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#include <GY_85.h>
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#include <Wire.h>
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#include <MatrixMath.h>
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|
#include <Ps3Controller.h>
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//Declare library objects
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GY_85 IMU;
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//GPIO PIN MAPPING
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const byte M1_ENC_A = 32;
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||||||
|
const byte M1_ENC_B = 33;
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||||||
|
const byte M2_ENC_A = 34;
|
||||||
|
const byte M2_ENC_B = 35;
|
||||||
|
const byte M1_A = 16;
|
||||||
|
const byte M1_B = 17;
|
||||||
|
const byte M2_A = 18;
|
||||||
|
const byte M2_B = 19;
|
||||||
|
const int IMU_I2C_SDA = 26;
|
||||||
|
const int IMU_I2C_SCL = 27;
|
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|
//Time variables
|
||||||
|
unsigned long tNow = micros();
|
||||||
|
unsigned long tLast = micros() + 13000;
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int dT = 0;
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float dT_s = 0.0;
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//Motor variables
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const int PWM_CYCLE = 12000;
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const byte PWM_RES = 12;
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//Encoders variables
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long int m1Raw, m1RawLast;
|
||||||
|
long int m2Raw, m2RawLast;
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volatile bool M1_A_state, M1_B_state;
|
||||||
|
volatile bool M2_A_state, M2_B_state;
|
||||||
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//PS3 Controller variables
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const char* _ps3Address = "18:5e:0f:92:00:6c";
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//UDP variables
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uint8_t data[30 * 4];
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void setup() {
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//Initialize serial
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Serial.begin(9600);
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delay(10);
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//Initialice I2C
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Wire.begin(IMU_I2C_SDA, IMU_I2C_SCL);
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delay(10);
|
||||||
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//Initialize IMU
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|
IMU.init();
|
||||||
|
delay(10);
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|
//Initialize encoder interrupts
|
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|
initEncoderInterrupt();
|
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|
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|
//Initialize encoders
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m1Raw = 0;
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|
m1RawLast = 100;
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|
m2Raw = 0;
|
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|
m2RawLast = 100;
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|
|
||||||
|
// Initialize PWM channels
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|
ledcAttachPin(M1_A, 1);
|
||||||
|
ledcAttachPin(M1_B, 2);
|
||||||
|
ledcAttachPin(M2_A, 3);
|
||||||
|
ledcAttachPin(M2_B, 4);
|
||||||
|
|
||||||
|
ledcSetup(1, PWM_CYCLE, PWM_RES);
|
||||||
|
ledcSetup(2, PWM_CYCLE, PWM_RES);
|
||||||
|
ledcSetup(3, PWM_CYCLE, PWM_RES);
|
||||||
|
ledcSetup(4, PWM_CYCLE, PWM_RES);
|
||||||
|
|
||||||
|
//Initialize differential drive inverse kinematics
|
||||||
|
initMotors();
|
||||||
|
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||||||
|
//Initialize PS3 controller connection
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|
Ps3.begin(_ps3Address);
|
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|
//Init UDP
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|
UdpInit();
|
||||||
|
}
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|
void loop() {
|
||||||
|
|
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|
//Update time variables
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tNow = micros();
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||||||
|
dT = tNow - tLast; //[Cycle time in microseconds]
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|
dT_s = dT * pow(10, -6); //[Cycle time in seconds]
|
||||||
|
|
||||||
|
//Get sensor data
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||||||
|
readIMU();
|
||||||
|
|
||||||
|
//Control motors
|
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|
motors();
|
||||||
|
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|
// Plot
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|
plot();
|
||||||
|
|
||||||
|
//Udp
|
||||||
|
UdpLoop();
|
||||||
|
|
||||||
|
//Save time for next cycle
|
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|
tLast = tNow;
|
||||||
|
|
||||||
|
//Delay
|
||||||
|
delay(5);
|
||||||
|
}
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@ -0,0 +1,65 @@
|
||||||
|
//CONSTANTS
|
||||||
|
const float alpha = 0.95;
|
||||||
|
const int acc_overflow_value = 65535;
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||||||
|
const int gyro_overflow_value = 4558; // 4096+512-50=4558 ?
|
||||||
|
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||||||
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|
||||||
|
//IMU VARIABLES
|
||||||
|
int ax, ay, az;
|
||||||
|
int cx, cy, cz;
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|
int gx, gy, gz;
|
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|
float gt;
|
||||||
|
float acc_pitch;
|
||||||
|
float pitch_rate;
|
||||||
|
float pitch = 0;
|
||||||
|
float pitch_prev = 0;
|
||||||
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||||||
|
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||||||
|
void readIMU() {
|
||||||
|
//Acceletometer
|
||||||
|
ax = convertInt(IMU.accelerometer_x(IMU.readFromAccelerometer()), acc_overflow_value);
|
||||||
|
ay = convertInt(IMU.accelerometer_y(IMU.readFromAccelerometer()), acc_overflow_value);
|
||||||
|
az = convertInt(IMU.accelerometer_z(IMU.readFromAccelerometer()), acc_overflow_value);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
//Magnetometer
|
||||||
|
cx = IMU.compass_x(IMU.readFromCompass());
|
||||||
|
cy = IMU.compass_y(IMU.readFromCompass());
|
||||||
|
cz = IMU.compass_z(IMU.readFromCompass());
|
||||||
|
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||||||
|
|
||||||
|
// Gyrocope
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||||||
|
gx = convertInt(IMU.gyro_x(IMU.readGyro()), gyro_overflow_value); // gx - Pitch rate
|
||||||
|
gy = convertInt(IMU.gyro_y(IMU.readGyro()), gyro_overflow_value); // gy - Roll rate
|
||||||
|
gz = convertInt(IMU.gyro_z(IMU.readGyro()), gyro_overflow_value); // gz - Yaw rate
|
||||||
|
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||||||
|
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||||||
|
//Temperature sensor
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||||||
|
gt = IMU.temp(IMU.readGyro());
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||||||
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||||||
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|
// Pitch angle from accelerometer
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|
acc_pitch = -1 * atan2(ax, sqrt((pow(ay, 2) + pow(az, 2)))) * 180.0 / PI;
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|
//Pitch rate from gyroscope
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|
pitch_rate = -gx;
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||||||
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||||||
|
//Complementary filter
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||||||
|
pitch = acc_pitch * (1 - alpha) + (((pitch_rate * dT_s) + pitch_prev) * alpha);
|
||||||
|
pitch_prev = pitch;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
int convertInt(int raw, int overflow_value_) {
|
||||||
|
//For some reason the ints in the example behaves as unsigned int.. Maybe look at the .cpp code, might be something there, if not. This works OK.
|
||||||
|
|
||||||
|
if (raw > (overflow_value_ / 2)) {
|
||||||
|
return (raw - overflow_value_);
|
||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
else {
|
||||||
|
return raw;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
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67
Main/IMU.ino
67
Main/IMU.ino
|
@ -1,67 +0,0 @@
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||||||
//CONSTANTS
|
|
||||||
const float alpha = 0.95;
|
|
||||||
const int acc_overflow_value = 65535;
|
|
||||||
const int gyro_overflow_value = 4558; // 4096+512-50=4558 ?
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
//IMU VARIABLES
|
|
||||||
int ax, ay, az;
|
|
||||||
int cx, cy, cz;
|
|
||||||
int gx, gy, gz;
|
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||||||
float gt;
|
|
||||||
float acc_pitch;
|
|
||||||
float pitch_rate;
|
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||||||
float pitch = 0;
|
|
||||||
float pitch_prev = 0;
|
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||||||
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||||||
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||||||
void readIMU() {
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||||||
//Acceletometer
|
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||||||
ax = convertInt(IMU.accelerometer_x( IMU.readFromAccelerometer() ), acc_overflow_value);
|
|
||||||
ay = convertInt(IMU.accelerometer_y( IMU.readFromAccelerometer() ), acc_overflow_value);
|
|
||||||
az = convertInt(IMU.accelerometer_z( IMU.readFromAccelerometer() ), acc_overflow_value);
|
|
||||||
|
|
||||||
|
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||||||
//Magnetometer
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||||||
cx = IMU.compass_x( IMU.readFromCompass() );
|
|
||||||
cy = IMU.compass_y( IMU.readFromCompass() );
|
|
||||||
cz = IMU.compass_z( IMU.readFromCompass() );
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
// Gyrocope
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||||||
gx = convertInt(IMU.gyro_x( IMU.readGyro() ), gyro_overflow_value); // gx - Pitch rate
|
|
||||||
gy = convertInt(IMU.gyro_y( IMU.readGyro() ), gyro_overflow_value); // gy - Roll rate
|
|
||||||
gz = convertInt(IMU.gyro_z( IMU.readGyro() ), gyro_overflow_value); // gz - Yaw rate
|
|
||||||
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||||||
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||||||
//Temperature sensor
|
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||||||
gt = IMU.temp ( IMU.readGyro() );
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||||||
|
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||||||
|
|
||||||
// Pitch angle from accelerometer
|
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||||||
acc_pitch = -1 * atan2(ax, sqrt((pow(ay, 2) + pow(az, 2)))) * 180.0 / PI;
|
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||||||
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||||||
|
|
||||||
//Pitch rate from gyroscope
|
|
||||||
pitch_rate = -gx;
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
//Complementary filter
|
|
||||||
pitch = acc_pitch * (1 - alpha) + (((pitch_rate * dT_s) + pitch_prev) * alpha);
|
|
||||||
pitch_prev = pitch;
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||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
}
|
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||||||
|
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||||||
|
|
||||||
int convertInt(int raw, int overflow_value_) {
|
|
||||||
//For some reason the ints in the example behaves as unsigned int.. Maybe look at the .cpp code, might be something there, if not. This works OK.
|
|
||||||
|
|
||||||
if (raw > (overflow_value_ / 2)) {
|
|
||||||
return (raw - overflow_value_);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
else {
|
|
||||||
return raw;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
111
Main/Main.ino
111
Main/Main.ino
|
@ -1,111 +0,0 @@
|
||||||
//Import
|
|
||||||
#include <GY_85.h>
|
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||||||
#include <Wire.h>
|
|
||||||
#include <MatrixMath.h>
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||||||
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||||||
//Declare library objects
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GY_85 IMU;
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||||||
//GPIO PIN MAPPING
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||||||
const byte M1_ENC_A = 32;
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|
||||||
const byte M1_ENC_B = 33;
|
|
||||||
const byte M2_ENC_A = 34;
|
|
||||||
const byte M2_ENC_B = 35;
|
|
||||||
const byte M1_A = 16;
|
|
||||||
const byte M1_B = 17;
|
|
||||||
const byte M2_A = 18;
|
|
||||||
const byte M2_B = 19;
|
|
||||||
const byte IMU_I2C_SCL = 26;
|
|
||||||
const byte IMU_I2C_SDA = 27;
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
//Time variables
|
|
||||||
unsigned long tNow = micros();
|
|
||||||
unsigned long tLast = micros() + 13000;
|
|
||||||
int dT = 0;
|
|
||||||
float dT_s = 0.0;
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
//Motor variables
|
|
||||||
const int PWM_CYCLE = 12000;
|
|
||||||
const byte PWM_RES = 12;
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
//Encoders variables
|
|
||||||
long int m1Raw, m1RawLast;
|
|
||||||
long int m2Raw, m2RawLast;
|
|
||||||
volatile bool M1_A_state, M1_B_state;
|
|
||||||
volatile bool M2_A_state, M2_B_state;
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void setup() {
|
|
||||||
//Initialize serial
|
|
||||||
Serial.begin(57600);
|
|
||||||
delay(10);
|
|
||||||
|
|
||||||
//Initialice I2C
|
|
||||||
Wire.begin(IMU_I2C_SCL, IMU_I2C_SDA);
|
|
||||||
delay(10);
|
|
||||||
|
|
||||||
//Initialize IMU
|
|
||||||
IMU.init();
|
|
||||||
//Might need some logic here to mke sure the gyro is calibrated correctly, or hardcode the values...
|
|
||||||
IMU.GyroCalibrate();
|
|
||||||
delay(10);
|
|
||||||
|
|
||||||
//Initialize encoder interrupts
|
|
||||||
initInterrupt();
|
|
||||||
|
|
||||||
//Initialize encoders
|
|
||||||
m1Raw = 0;
|
|
||||||
m1RawLast = 100;
|
|
||||||
m2Raw = 0;
|
|
||||||
m2RawLast = 100;
|
|
||||||
|
|
||||||
// Initialize PWM channels
|
|
||||||
ledcAttachPin(M1_A, 1);
|
|
||||||
ledcAttachPin(M1_B, 2);
|
|
||||||
ledcAttachPin(M2_A, 3);
|
|
||||||
ledcAttachPin(M2_B, 4);
|
|
||||||
|
|
||||||
ledcSetup(1, PWM_CYCLE, PWM_RES);
|
|
||||||
ledcSetup(2, PWM_CYCLE, PWM_RES);
|
|
||||||
ledcSetup(3, PWM_CYCLE, PWM_RES);
|
|
||||||
ledcSetup(4, PWM_CYCLE, PWM_RES);
|
|
||||||
|
|
||||||
//Initialize differential drive inverse kinematics
|
|
||||||
initMotors();
|
|
||||||
|
|
||||||
// Initialize Remote control
|
|
||||||
initRemote();
|
|
||||||
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void loop() {
|
|
||||||
//Update time variables
|
|
||||||
tNow = micros();
|
|
||||||
dT = tNow - tLast; //[Cycle time in microseconds]
|
|
||||||
dT_s = dT * pow(10,-6); //[Cycle time in seconds]
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
//Get sensor data
|
|
||||||
readIMU();
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
//Control motors
|
|
||||||
motors();
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
// Plot
|
|
||||||
plot();
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
//Save time for next cycle
|
|
||||||
tLast = tNow;
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
//Delay
|
|
||||||
delay(5);
|
|
||||||
}
|
|
|
@ -1,36 +0,0 @@
|
||||||
//Variables
|
|
||||||
const byte NO_CHANNELS = 2;
|
|
||||||
const byte CHANNEL_PINS[] = {12, 14};
|
|
||||||
volatile unsigned int interruptTime_ch1, interruptTimeLast_ch1;
|
|
||||||
volatile unsigned int interruptTime_ch2, interruptTimeLast_ch2;
|
|
||||||
volatile unsigned int pwm_time_ch1, pwm_time_ch2;
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void ch1_interrupt() {
|
|
||||||
interruptTime_ch1 = micros();
|
|
||||||
if (interruptTime_ch1 >interruptTimeLast_ch1 && (interruptTime_ch1 - interruptTimeLast_ch1)< 2100){
|
|
||||||
pwm_time_ch1 = interruptTime_ch1 - interruptTimeLast_ch1;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
interruptTimeLast_ch1 = interruptTime_ch1;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void ch2_interrupt() {
|
|
||||||
interruptTime_ch2 = micros();
|
|
||||||
if (interruptTime_ch2 > interruptTimeLast_ch2 && (interruptTime_ch2 - interruptTimeLast_ch2)< 2100 ){
|
|
||||||
pwm_time_ch2 = interruptTime_ch2 - interruptTimeLast_ch2;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
interruptTimeLast_ch2 = interruptTime_ch2;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
void initRemote(){
|
|
||||||
//Ch1
|
|
||||||
pinMode(CHANNEL_PINS[0], INPUT_PULLUP);
|
|
||||||
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(CHANNEL_PINS[0]), ch1_interrupt, CHANGE);
|
|
||||||
|
|
||||||
//Ch2
|
|
||||||
pinMode(CHANNEL_PINS[1], INPUT);
|
|
||||||
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(CHANNEL_PINS[1]), ch2_interrupt, CHANGE);
|
|
||||||
}
|
|
|
@ -1,178 +0,0 @@
|
||||||
//Constants
|
|
||||||
const int MOTOR_SATURATION = round(pow(2, PWM_RES));
|
|
||||||
const float BASE_WIDTH = 0.1837;
|
|
||||||
const float WHEEL_DIAMETER = 0.0677;
|
|
||||||
const float PULSES_PER_TURN = 1320.0;
|
|
||||||
const float BALANCE_POINT = 0.05;
|
|
||||||
const float SPEED_REF = 0.00;
|
|
||||||
const float TURN_SPEED_REF = 0.00;
|
|
||||||
const float DEADBAND_M1_POS = 90.0;
|
|
||||||
const float DEADBAND_M1_NEG = 90.0;
|
|
||||||
const float DEADBAND_M2_POS = 90.0;
|
|
||||||
const float DEADBAND_M2_NEG = 90.0;
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||||||
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||||||
//Tuning
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const float K_SC = 18.5; //Speed controller gain
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||||||
const float K_TC = 90.0; //Turn controller gain
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|
||||||
const float K_OL = 13.0; //Outer loop balance controller gain
|
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||||||
const float K_IL = 72.0; //Inner loop balance controller gain
|
|
||||||
const float I_IL = 80.0; //Inner loop balance controller Igain
|
|
||||||
const float filter_gain = 16.0; //Motor speed LPF gain
|
|
||||||
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||||||
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||||||
//Help variables
|
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||||||
int M1_Speed_CMD, M2_Speed_CMD;
|
|
||||||
float rem_speed_ref, rem_turn_speed_ref;
|
|
||||||
float SC_cont_out;
|
|
||||||
float TC_cont_out;
|
|
||||||
float OL_cont_out;
|
|
||||||
float ref_IL, act_IL, error_IL, IL_cont_out, iError_IL, IL_anti_windup;
|
|
||||||
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||||||
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||||||
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||||||
//Matrices
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mtx_type motor_ang_vel [2][1];
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||||||
mtx_type vel_Matrix [2][1];
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|
||||||
mtx_type inv_Kin [2][2];
|
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||||||
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||||||
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||||||
void initMotors() {
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||||||
// Inverse Kinematic matrix of differential drive robot
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||||||
inv_Kin[0][0] = WHEEL_DIAMETER / 4;
|
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||||||
inv_Kin[1][0] = (WHEEL_DIAMETER / 2) / BASE_WIDTH;
|
|
||||||
inv_Kin[0][1] = WHEEL_DIAMETER / 4;
|
|
||||||
inv_Kin[1][1] = -(WHEEL_DIAMETER / 2) / BASE_WIDTH;
|
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||||||
}
|
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||||||
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||||||
void motors() {
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||||||
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//Calculate wheel angular velocity
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||||||
motor_ang_vel[0][0] = encoderReaderAngVel(m1Raw, m1RawLast, motor_ang_vel[1][0], PULSES_PER_TURN, WHEEL_DIAMETER, dT_s, filter_gain);
|
|
||||||
motor_ang_vel[1][0] = encoderReaderAngVel(m2Raw, m2RawLast, motor_ang_vel[1][0], PULSES_PER_TURN, WHEEL_DIAMETER, dT_s, filter_gain);
|
|
||||||
|
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||||||
|
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||||||
//Calculate robot linear and angular velocity
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||||||
Matrix.Multiply((mtx_type*)inv_Kin, (mtx_type*)motor_ang_vel, 2, 2, 1, (mtx_type*)vel_Matrix);
|
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||||||
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||||||
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||||||
// Remote control commands
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if (pwm_time_ch1 == 0 && pwm_time_ch2 == 0){
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rem_turn_speed_ref = 0;
|
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||||||
rem_speed_ref = 0;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
else{
|
|
||||||
rem_turn_speed_ref = floatMap(pwm_time_ch1, 992.0, 2015.0, -3.75, 3.75);
|
|
||||||
rem_speed_ref = floatMap(pwm_time_ch2, 982.0, 2005.0, -0.35, 0.35);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
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||||||
|
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||||||
// Speed Controller
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||||||
SC_cont_out = PController(rem_speed_ref, vel_Matrix[0][0], K_SC);
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||||||
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||||||
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||||||
// Balance controller
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||||||
// Outer loop
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OL_cont_out = PController((BALANCE_POINT - SC_cont_out), pitch, K_OL);
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||||||
// Inner loop
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||||||
ref_IL = OL_cont_out;
|
|
||||||
act_IL = pitch_rate;
|
|
||||||
error_IL = ref_IL - act_IL;
|
|
||||||
iError_IL = iError_IL + (dT_s*(error_IL * I_IL) + (IL_anti_windup*((1/I_IL)+(1/K_IL))));
|
|
||||||
IL_cont_out = round((error_IL * K_IL) + iError_IL);
|
|
||||||
|
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||||||
|
|
||||||
//Turn controller
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||||||
TC_cont_out = PController(rem_turn_speed_ref, vel_Matrix[0][1], K_TC);
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||||||
|
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||||||
|
|
||||||
//Sum speed command for motors
|
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||||||
M1_Speed_CMD = IL_cont_out - TC_cont_out;
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||||||
M2_Speed_CMD = IL_cont_out + TC_cont_out;
|
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||||||
|
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||||||
//Sum speed command for motors
|
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||||||
// M1_Speed_CMD = 0;
|
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||||||
// M2_Speed_CMD = 0;
|
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||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
//Motor control
|
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||||||
IL_anti_windup = motorControl(1, M1_Speed_CMD, MOTOR_SATURATION, DEADBAND_M1_POS, DEADBAND_M1_NEG);
|
|
||||||
IL_anti_windup = IL_anti_windup + motorControl(2, M2_Speed_CMD, MOTOR_SATURATION, DEADBAND_M2_POS, DEADBAND_M2_NEG);
|
|
||||||
IL_anti_windup = IL_anti_windup/2;
|
|
||||||
|
|
||||||
//Update variables for next scan cycle
|
|
||||||
m1RawLast = m1Raw;
|
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||||||
m2RawLast = m2Raw;
|
|
||||||
|
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||||||
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|
||||||
}
|
|
||||||
|
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||||||
float PController(float ref_, float act_, float k_){
|
|
||||||
return (ref_-act_)*k_;
|
|
||||||
}
|
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||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
float floatMap(int in, float inMin, float inMax, float outMin, float outMax){
|
|
||||||
return (in - inMin) * (outMax - outMin) / (inMax - inMin) + outMin;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
float encoderReaderLinVel(int encRaw, int encRawLast, float lin_vel_filtered_, float pulses_per_turn_, float wheel_diameter_, float dT_, float filt_gain_ ) {
|
|
||||||
float dEnc_ = encRaw - encRawLast; //[Number of encoder pulses this cycle]
|
|
||||||
float dTurn_ = dEnc_ / pulses_per_turn_; //[Amount wheel turned this cycle. 1 = full rotation]
|
|
||||||
float lin_vel_ = (dTurn_ * wheel_diameter_ * PI) / (dT_);
|
|
||||||
return lin_vel_filtered_ + ((lin_vel_ - lin_vel_filtered_) * dT_ * filt_gain_);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
float encoderReaderAngVel(int encRaw, int encRawLast, float ang_vel_filtered_, float pulses_per_turn_, float wheel_diameter_, float dT_, float filt_gain_ ) {
|
|
||||||
float dEnc_ = encRaw - encRawLast; //[Number of encoder pulses this cycle]
|
|
||||||
float dTurn_ = dEnc_ / pulses_per_turn_; //[Amount wheel turned this cycle. 1 = full rotation]
|
|
||||||
float ang_vel_ = (dTurn_ * 2 * PI) / (dT_);
|
|
||||||
return ang_vel_filtered_ + ((ang_vel_ - ang_vel_filtered_) * dT_ * filt_gain_);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
float motorControl(byte motorID, int speedCMD_, int saturation, float dbPos_, float dbNeg_) {
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||||||
//Returns anti windup difference
|
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||||||
//Calculate channel
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||||||
byte ch2 = motorID * 2;
|
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||||||
byte ch1 = ch2 - 1;
|
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||||||
float windup = 0;
|
|
||||||
//Deadband
|
|
||||||
if (speedCMD_ > 0 && speedCMD_ < dbPos_) {
|
|
||||||
speedCMD_ = dbPos_;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
else if (speedCMD_ < 0 && speedCMD_ > -dbNeg_) {
|
|
||||||
speedCMD_ = -dbNeg_;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
// Speed command saturation
|
|
||||||
else if (speedCMD_ > saturation) {
|
|
||||||
windup = saturation-speedCMD_;
|
|
||||||
speedCMD_ = saturation;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
else if (speedCMD_ < -saturation) {
|
|
||||||
windup = saturation-speedCMD_;
|
|
||||||
speedCMD_ = -saturation;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
else {
|
|
||||||
speedCMD_ = speedCMD_;
|
|
||||||
}
|
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||||||
|
|
||||||
//Apply speed command to PWM output
|
|
||||||
if (speedCMD_ > 0) {
|
|
||||||
ledcWrite(ch1, 0);
|
|
||||||
ledcWrite(ch2, speedCMD_);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
else if (speedCMD_ < 0) {
|
|
||||||
ledcWrite(ch1, -1 * speedCMD_);
|
|
||||||
ledcWrite(ch2, 0);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
else if (speedCMD_ == 0) {
|
|
||||||
ledcWrite(ch1, 0);
|
|
||||||
ledcWrite(ch2, 0);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
return windup;
|
|
||||||
|
|
||||||
}
|
|
|
@ -1,75 +0,0 @@
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||||||
void plot(){
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|
||||||
// Time
|
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||||||
// Serial.print("dT:");
|
|
||||||
// Serial.println(dT);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("dT_s:");
|
|
||||||
// Serial.println(dT_s);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
|
|
||||||
// IMU
|
|
||||||
// Serial.print ( "Pitch:" );
|
|
||||||
// Serial.print ( pitch );
|
|
||||||
// Serial.print (" ");
|
|
||||||
// Serial.print ( "Accelerometer_Pitch:" );
|
|
||||||
// Serial.print ( acc_pitch );
|
|
||||||
// Serial.print (" ");
|
|
||||||
// Serial.print ( "," );
|
|
||||||
// Serial.println ( gz );
|
|
||||||
// Serial.print ( "," );
|
|
||||||
// Serial.println ( gt );
|
|
||||||
// Serial.print ( " " );
|
|
||||||
// Serial.println ( acc_pitch);
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
// Remote control
|
|
||||||
// Serial.print("ch1:");
|
|
||||||
// Serial.print(pwm_time_ch1);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("ch2:");
|
|
||||||
// Serial.print(pwm_time_ch2);
|
|
||||||
// Serial.print("ch1mapped:");
|
|
||||||
// Serial.print(rem_turn_speed_ref);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("ch2mapped:");
|
|
||||||
// Serial.println(rem_speed_ref);
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
// Encoders
|
|
||||||
// Serial.print("m1Raw:");
|
|
||||||
// Serial.print(m1Raw);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("m2Raw:");
|
|
||||||
// Serial.println(m2Raw);
|
|
||||||
|
|
||||||
// Motors
|
|
||||||
// Serial.print("SpeedControllerOut:");
|
|
||||||
// Serial.print(SC_cont_out);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("BalanceOLControllerOut:");
|
|
||||||
// Serial.print(OL_cont_out);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("BalanceILControllerOut:");
|
|
||||||
// Serial.print(IL_cont_out);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("TurnControllerOut:");
|
|
||||||
// Serial.println(TC_cont_out);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("M1_CMD:");
|
|
||||||
// Serial.print(M1_Speed_CMD);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("M2_CMD:");
|
|
||||||
// Serial.println(M2_Speed_CMD);
|
|
||||||
|
|
||||||
// Serial.print("M1_Ang_Vel:");
|
|
||||||
// Serial.print(motor_ang_vel[0][0]);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("M2_Ang_Vel:");
|
|
||||||
// Serial.print(motor_ang_vel[0][1]);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("botLinVel:");
|
|
||||||
// Serial.print(vel_Matrix[0][0]);
|
|
||||||
// Serial.print(" ");
|
|
||||||
// Serial.print("botAngVel:");
|
|
||||||
// Serial.println(vel_Matrix[1][0]);
|
|
||||||
}
|
|
24
README.md
24
README.md
|
@ -1 +1,23 @@
|
||||||
# Balancebot
|
# BalanceBot
|
||||||
|
|
||||||
|
## Arduino Board Settings
|
||||||
|
My board has this etched on it: ESP-WROOM-32
|
||||||
|
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||||||
|
These settings allow upload:
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|
* Board: FireBeetle-ESP32
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|
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||||||
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|
## Dependencies
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||||||
|
### Boards Manager
|
||||||
|
[esp32 v1.0.4](https://github.com/espressif/arduino-esp32)
|
||||||
|
#### Boards libraries
|
||||||
|
- Wire @1.0.1
|
||||||
|
- Wifi @1.0
|
||||||
|
- ESP32 Async UDP @1.0.0
|
||||||
|
|
||||||
|
### Libraries
|
||||||
|
[Ps3Controller.h @v1.1.0](https://github.com/jvpernis/esp32-ps3)
|
||||||
|
|
||||||
|
[MatrixMath.h @v1.0](https://github.com/eecharlie/MatrixMath)
|
||||||
|
|
||||||
|
[GY_85.h @commit af33c9f791618cec6ae218fe73d039276448ff4f](https://github.com/sqrtmo/GY-85-arduino/tree/master)
|
||||||
|
|
Binary file not shown.
|
@ -0,0 +1,30 @@
|
||||||
|
const char* ssid = "CaveBot";
|
||||||
|
const char* password = "&nHM%D2!$]Qg[VUv";
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "WiFi.h"
|
||||||
|
#include "AsyncUDP.h"
|
||||||
|
|
||||||
|
const IPAddress multicastIP = IPAddress(239, 1, 2, 3);
|
||||||
|
int port = 1234;
|
||||||
|
|
||||||
|
byte watchdog = 0;
|
||||||
|
AsyncUDP udp;
|
||||||
|
|
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|
void UdpInit() {
|
||||||
|
ConnectToWiFi();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void UdpLoop() {
|
||||||
|
udp.writeTo(data, sizeof(data), multicastIP, port);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void ConnectToWiFi() {
|
||||||
|
WiFi.mode(WIFI_STA);
|
||||||
|
WiFi.begin(ssid, password);
|
||||||
|
if (WiFi.waitForConnectResult() != WL_CONNECTED) {
|
||||||
|
Serial.println("WiFi Failed");
|
||||||
|
while (1) {
|
||||||
|
delay(1000);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
|
@ -7,8 +7,7 @@ void IRAM_ATTR m1_A_changed() {
|
||||||
if (M1_A_state == HIGH) {
|
if (M1_A_state == HIGH) {
|
||||||
if (M1_B_state == HIGH) {
|
if (M1_B_state == HIGH) {
|
||||||
m1Raw = m1Raw - 1;
|
m1Raw = m1Raw - 1;
|
||||||
}
|
} else if (M1_B_state == LOW) {
|
||||||
else if (M1_B_state == LOW) {
|
|
||||||
m1Raw = m1Raw + 1;
|
m1Raw = m1Raw + 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -17,8 +16,7 @@ void IRAM_ATTR m1_A_changed() {
|
||||||
else if (M1_A_state == LOW) {
|
else if (M1_A_state == LOW) {
|
||||||
if (M1_B_state == HIGH) {
|
if (M1_B_state == HIGH) {
|
||||||
m1Raw = m1Raw + 1;
|
m1Raw = m1Raw + 1;
|
||||||
}
|
} else if (M1_B_state == LOW) {
|
||||||
else if (M1_B_state == LOW) {
|
|
||||||
m1Raw = m1Raw - 1;
|
m1Raw = m1Raw - 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -33,8 +31,7 @@ void IRAM_ATTR m1_B_changed() {
|
||||||
if (M1_B_state == HIGH) {
|
if (M1_B_state == HIGH) {
|
||||||
if (M1_A_state == HIGH) {
|
if (M1_A_state == HIGH) {
|
||||||
m1Raw = m1Raw + 1;
|
m1Raw = m1Raw + 1;
|
||||||
}
|
} else if (M1_A_state == LOW) {
|
||||||
else if (M1_A_state == LOW) {
|
|
||||||
m1Raw = m1Raw - 1;
|
m1Raw = m1Raw - 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -43,8 +40,7 @@ void IRAM_ATTR m1_B_changed() {
|
||||||
else if (M1_B_state == LOW) {
|
else if (M1_B_state == LOW) {
|
||||||
if (M1_A_state == HIGH) {
|
if (M1_A_state == HIGH) {
|
||||||
m1Raw = m1Raw - 1;
|
m1Raw = m1Raw - 1;
|
||||||
}
|
} else if (M1_A_state == LOW) {
|
||||||
else if (M1_A_state == LOW) {
|
|
||||||
m1Raw = m1Raw + 1;
|
m1Raw = m1Raw + 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -58,8 +54,7 @@ void IRAM_ATTR m2_A_changed() {
|
||||||
if (M2_A_state == HIGH) {
|
if (M2_A_state == HIGH) {
|
||||||
if (M2_B_state == HIGH) {
|
if (M2_B_state == HIGH) {
|
||||||
m2Raw = m2Raw + 1;
|
m2Raw = m2Raw + 1;
|
||||||
}
|
} else if (M2_B_state == LOW) {
|
||||||
else if (M2_B_state == LOW) {
|
|
||||||
m2Raw = m2Raw - 1;
|
m2Raw = m2Raw - 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -68,8 +63,7 @@ void IRAM_ATTR m2_A_changed() {
|
||||||
else if (M2_A_state == LOW) {
|
else if (M2_A_state == LOW) {
|
||||||
if (M2_B_state == HIGH) {
|
if (M2_B_state == HIGH) {
|
||||||
m2Raw = m2Raw - 1;
|
m2Raw = m2Raw - 1;
|
||||||
}
|
} else if (M2_B_state == LOW) {
|
||||||
else if (M2_B_state == LOW) {
|
|
||||||
m2Raw = m2Raw + 1;
|
m2Raw = m2Raw + 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -84,8 +78,7 @@ void IRAM_ATTR m2_B_changed() {
|
||||||
if (M2_B_state == HIGH) {
|
if (M2_B_state == HIGH) {
|
||||||
if (M2_A_state == HIGH) {
|
if (M2_A_state == HIGH) {
|
||||||
m2Raw = m2Raw - 1;
|
m2Raw = m2Raw - 1;
|
||||||
}
|
} else if (M2_A_state == LOW) {
|
||||||
else if (M2_A_state == LOW) {
|
|
||||||
m2Raw = m2Raw + 1;
|
m2Raw = m2Raw + 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
@ -94,21 +87,22 @@ void IRAM_ATTR m2_B_changed() {
|
||||||
else if (M2_B_state == LOW) {
|
else if (M2_B_state == LOW) {
|
||||||
if (M2_A_state == HIGH) {
|
if (M2_A_state == HIGH) {
|
||||||
m2Raw = m2Raw + 1;
|
m2Raw = m2Raw + 1;
|
||||||
}
|
} else if (M2_A_state == LOW) {
|
||||||
else if (M2_A_state == LOW) {
|
|
||||||
m2Raw = m2Raw - 1;
|
m2Raw = m2Raw - 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void initEncoderInterrupt() {
|
||||||
void initInterrupt(){
|
|
||||||
pinMode(M1_ENC_A, INPUT_PULLUP);
|
pinMode(M1_ENC_A, INPUT_PULLUP);
|
||||||
pinMode(M1_ENC_B, INPUT_PULLUP);
|
|
||||||
pinMode(M2_ENC_A, INPUT_PULLUP);
|
|
||||||
pinMode(M2_ENC_B, INPUT_PULLUP);
|
|
||||||
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(M1_ENC_A), m1_A_changed, CHANGE);
|
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(M1_ENC_A), m1_A_changed, CHANGE);
|
||||||
|
|
||||||
|
pinMode(M1_ENC_B, INPUT_PULLUP);
|
||||||
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(M1_ENC_B), m1_B_changed, CHANGE);
|
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(M1_ENC_B), m1_B_changed, CHANGE);
|
||||||
|
|
||||||
|
pinMode(M2_ENC_A, INPUT_PULLUP);
|
||||||
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(M2_ENC_A), m2_A_changed, CHANGE);
|
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(M2_ENC_A), m2_A_changed, CHANGE);
|
||||||
|
|
||||||
|
pinMode(M2_ENC_B, INPUT_PULLUP);
|
||||||
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(M2_ENC_B), m2_B_changed, CHANGE);
|
attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(M2_ENC_B), m2_B_changed, CHANGE);
|
||||||
}
|
}
|
|
@ -0,0 +1,192 @@
|
||||||
|
//Constants
|
||||||
|
const int MOTOR_SATURATION = round(pow(2, PWM_RES));
|
||||||
|
const float BASE_WIDTH = 0.1837;
|
||||||
|
const float WHEEL_DIAMETER = 0.0677;
|
||||||
|
const float PULSES_PER_TURN = 1320.0;
|
||||||
|
const float BALANCE_POINT = 0.05;
|
||||||
|
const float SPEED_REF = 0.00;
|
||||||
|
const float TURN_SPEED_REF = 0.00;
|
||||||
|
const float DEADBAND_M1_POS = 90.0;
|
||||||
|
const float DEADBAND_M1_NEG = 90.0;
|
||||||
|
const float DEADBAND_M2_POS = 90.0;
|
||||||
|
const float DEADBAND_M2_NEG = 90.0;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
//Tuning
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|
const float gainScale = 1;
|
||||||
|
const float K_SC = 18.5 * gainScale; //Speed controller gain
|
||||||
|
const float K_TC = 90.0 * gainScale; //Turn controller gain
|
||||||
|
const float K_OL = 13.0 * gainScale; //Outer loop balance controller gain
|
||||||
|
const float K_IL = 72.0 * gainScale; //Inner loop balance controller gain
|
||||||
|
const float I_IL = 80.0 * gainScale; //Inner loop balance controller Igain
|
||||||
|
const float filter_gain = 16.0; //Motor speed LPF gain
|
||||||
|
|
||||||
|
//Help variables
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|
int M1_Speed_CMD, M2_Speed_CMD;
|
||||||
|
float rem_speed_ref, rem_turn_speed_ref;
|
||||||
|
float SC_cont_out;
|
||||||
|
float TC_cont_out;
|
||||||
|
float OL_cont_out;
|
||||||
|
float ref_IL, act_IL, error_IL, IL_cont_out, iError_IL, IL_anti_windup;
|
||||||
|
float speedCmd1, speedCmd2;
|
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|
|
||||||
|
bool balancingOn = false;
|
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|
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|
//Matrices
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|
mtx_type motor_ang_vel[2][1];
|
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|
mtx_type vel_Matrix[2][1];
|
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|
mtx_type inv_Kin[2][2];
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|
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|
void initMotors() {
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|
// Inverse Kinematic matrix of differential drive robot
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|
inv_Kin[0][0] = WHEEL_DIAMETER / 4;
|
||||||
|
inv_Kin[1][0] = (WHEEL_DIAMETER / 2) / BASE_WIDTH;
|
||||||
|
inv_Kin[0][1] = WHEEL_DIAMETER / 4;
|
||||||
|
inv_Kin[1][1] = -(WHEEL_DIAMETER / 2) / BASE_WIDTH;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
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|
void motors() {
|
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|
|
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|
if (Ps3.data.button.cross) {
|
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|
ResetIntegrators();
|
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|
balancingOn = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (Ps3.data.button.circle) {
|
||||||
|
balancingOn = false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (Ps3.data.button.triangle) {
|
||||||
|
ResetIntegrators();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (Ps3.data.button.square) {
|
||||||
|
IMU.init();
|
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|
}
|
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|
|
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|
//Calculate wheel angular velocity
|
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|
motor_ang_vel[0][0] = encoderReaderAngVel(m1Raw, m1RawLast, motor_ang_vel[0][0], PULSES_PER_TURN, WHEEL_DIAMETER, dT_s, filter_gain);
|
||||||
|
motor_ang_vel[1][0] = encoderReaderAngVel(m2Raw, m2RawLast, motor_ang_vel[1][0], PULSES_PER_TURN, WHEEL_DIAMETER, dT_s, filter_gain);
|
||||||
|
|
||||||
|
//Calculate robot linear and angular velocity
|
||||||
|
Matrix.Multiply((mtx_type*)inv_Kin, (mtx_type*)motor_ang_vel, 2, 2, 1, (mtx_type*)vel_Matrix);
|
||||||
|
|
||||||
|
//Get Control Commands
|
||||||
|
rem_speed_ref = floatMap(Ps3.data.analog.stick.ry, -128.0, 127.0, -0.35, 0.35);
|
||||||
|
rem_turn_speed_ref = floatMap(Ps3.data.analog.stick.lx, -128.0, 127.0, -3.75, 3.75);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (balancingOn) {
|
||||||
|
|
||||||
|
|
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|
// Speed Controller
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|
SC_cont_out = PController(rem_speed_ref, vel_Matrix[0][0], K_SC);
|
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|
|
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|
// Balance controller
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|
// Outer loop
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|
OL_cont_out = PController((BALANCE_POINT - SC_cont_out), pitch, K_OL);
|
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|
// Inner loop
|
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|
ref_IL = OL_cont_out;
|
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|
act_IL = pitch_rate;
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|
error_IL = ref_IL - act_IL;
|
||||||
|
iError_IL = iError_IL + (dT_s * (error_IL * I_IL) + (IL_anti_windup * ((1 / I_IL) + (1 / K_IL))));
|
||||||
|
IL_cont_out = round((error_IL * K_IL) + iError_IL);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
//Turn controller
|
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|
TC_cont_out = PController(rem_turn_speed_ref, vel_Matrix[0][1], K_TC);
|
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|
|
||||||
|
//Sum speed command for motors
|
||||||
|
M1_Speed_CMD = IL_cont_out - TC_cont_out;
|
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|
M2_Speed_CMD = IL_cont_out + TC_cont_out;
|
||||||
|
|
||||||
|
//Motor control
|
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|
IL_anti_windup = motorControl(1, M1_Speed_CMD, MOTOR_SATURATION, DEADBAND_M1_POS, DEADBAND_M1_NEG);
|
||||||
|
IL_anti_windup = IL_anti_windup + motorControl(2, M2_Speed_CMD, MOTOR_SATURATION, DEADBAND_M2_POS, DEADBAND_M2_NEG);
|
||||||
|
IL_anti_windup = IL_anti_windup / 2;
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
|
||||||
|
//Sum speed command for motors
|
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|
speedCmd1 = floatMap(Ps3.data.analog.stick.ry, -128.0, 127.0, -1.0, 1.0);
|
||||||
|
M1_Speed_CMD = MOTOR_SATURATION * speedCmd1;
|
||||||
|
motorControl(1, M1_Speed_CMD, MOTOR_SATURATION, DEADBAND_M1_POS, DEADBAND_M1_NEG);
|
||||||
|
|
||||||
|
speedCmd2 = floatMap(Ps3.data.analog.stick.ly, -128.0, 127.0, -1.0, 1.0);
|
||||||
|
M2_Speed_CMD = MOTOR_SATURATION * speedCmd2;
|
||||||
|
motorControl(2, M2_Speed_CMD, MOTOR_SATURATION, DEADBAND_M2_POS, DEADBAND_M2_NEG);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
//Update variables for next scan cycle
|
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|
m1RawLast = m1Raw;
|
||||||
|
m2RawLast = m2Raw;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void ResetIntegrators() {
|
||||||
|
iError_IL = 0.0;
|
||||||
|
IL_anti_windup = 0.0;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
float PController(float ref_, float act_, float k_) {
|
||||||
|
return (ref_ - act_) * k_;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
float floatMap(int in, float inMin, float inMax, float outMin, float outMax) {
|
||||||
|
return (in - inMin) * (outMax - outMin) / (inMax - inMin) + outMin;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
float encoderReaderLinVel(int encRaw, int encRawLast, float lin_vel_filtered_, float pulses_per_turn_, float wheel_diameter_, float dT_, float filt_gain_) {
|
||||||
|
float dEnc_ = encRaw - encRawLast; //[Number of encoder pulses this cycle]
|
||||||
|
float dTurn_ = dEnc_ / pulses_per_turn_; //[Amount wheel turned this cycle. 1 = full rotation]
|
||||||
|
float lin_vel_ = (dTurn_ * wheel_diameter_ * PI) / (dT_);
|
||||||
|
return lin_vel_filtered_ + ((lin_vel_ - lin_vel_filtered_) * dT_ * filt_gain_);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
float encoderReaderAngVel(int encRaw, int encRawLast, float ang_vel_filtered_, float pulses_per_turn_, float wheel_diameter_, float dT_, float filt_gain_) {
|
||||||
|
float dEnc_ = encRaw - encRawLast; //[Number of encoder pulses this cycle]
|
||||||
|
float dTurn_ = dEnc_ / pulses_per_turn_; //[Amount wheel turned this cycle. 1 = full rotation]
|
||||||
|
float ang_vel_ = (dTurn_ * 2 * PI) / (dT_);
|
||||||
|
return ang_vel_filtered_ + ((ang_vel_ - ang_vel_filtered_) * dT_ * filt_gain_);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
float motorControl(byte motorID, int speedCMD_, int saturation, float dbPos_, float dbNeg_) {
|
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|
//Returns anti windup difference
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|
//Calculate channel
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|
byte ch2 = motorID * 2;
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|
byte ch1 = ch2 - 1;
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|
float windup = 0;
|
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|
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||||||
|
//Deadband
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||||||
|
if (speedCMD_ > 0 && speedCMD_ < dbPos_) {
|
||||||
|
speedCMD_ = dbPos_;
|
||||||
|
} else if (speedCMD_ < 0 && speedCMD_ > -dbNeg_) {
|
||||||
|
speedCMD_ = -dbNeg_;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Speed command saturation
|
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|
else if (speedCMD_ > saturation) {
|
||||||
|
windup = saturation - speedCMD_;
|
||||||
|
speedCMD_ = saturation;
|
||||||
|
} else if (speedCMD_ < -saturation) {
|
||||||
|
windup = -saturation - speedCMD_;
|
||||||
|
speedCMD_ = -saturation;
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
speedCMD_ = speedCMD_;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
//Apply speed command to PWM output
|
||||||
|
if (speedCMD_ > 0) {
|
||||||
|
ledcWrite(ch1, 0);
|
||||||
|
ledcWrite(ch2, speedCMD_);
|
||||||
|
} else if (speedCMD_ < 0) {
|
||||||
|
ledcWrite(ch1, -1 * speedCMD_);
|
||||||
|
ledcWrite(ch2, 0);
|
||||||
|
} else if (speedCMD_ == 0) {
|
||||||
|
ledcWrite(ch1, 0);
|
||||||
|
ledcWrite(ch2, 0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return windup;
|
||||||
|
}
|
|
@ -0,0 +1,157 @@
|
||||||
|
void plot() {
|
||||||
|
// Time
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||||||
|
// Serial.print("dT:");
|
||||||
|
// Serial.println(dT);
|
||||||
|
// Serial.print(" ");
|
||||||
|
// Serial.print("dT_s:");
|
||||||
|
// Serial.println(dT_s);
|
||||||
|
// Serial.print(" ");
|
||||||
|
|
||||||
|
// IMU
|
||||||
|
|
||||||
|
// Serial.print("RollRate:");
|
||||||
|
// Serial.println(pitch_rate);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Serial.print("Accelerometer_Pitch:");
|
||||||
|
// Serial.println(acc_pitch);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Serial.print("Pitch:");
|
||||||
|
// Serial.println(pitch);
|
||||||
|
// Serial.print ( "," );
|
||||||
|
// Serial.println ( gt );
|
||||||
|
// Serial.print ( " " );
|
||||||
|
// Serial.println ( acc_pitch);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
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|
// Remote control
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|
// Serial.print("ch1:");
|
||||||
|
// Serial.print(pwm_time_ch1);
|
||||||
|
// Serial.print(" ");
|
||||||
|
// Serial.print("ch2:");
|
||||||
|
// Serial.print(pwm_time_ch2);
|
||||||
|
// Serial.print("ch1mapped:");
|
||||||
|
// Serial.print(rem_turn_speed_ref);
|
||||||
|
// Serial.print(" ");
|
||||||
|
// Serial.print("ch2mapped:");
|
||||||
|
// Serial.println(rem_speed_ref);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// Encoders
|
||||||
|
// Serial.print("m1Raw:");
|
||||||
|
// Serial.println(m1Raw);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Serial.print("m2Raw:");
|
||||||
|
// Serial.println(m2Raw);
|
||||||
|
|
||||||
|
// // Motors
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|
// Serial.print("SpeedControllerOut:");
|
||||||
|
// Serial.println(SC_cont_out);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Serial.print("BalanceOLControllerOut:");
|
||||||
|
// Serial.println(OL_cont_out);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Serial.print("BalanceILControllerOut:");
|
||||||
|
// Serial.println(IL_cont_out);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Serial.print("TurnControllerOut:");
|
||||||
|
// Serial.println(TC_cont_out);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Serial.print("M1_CMD:");
|
||||||
|
// Serial.println(M1_Speed_CMD);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Serial.print("M2_CMD:");
|
||||||
|
// Serial.println(M2_Speed_CMD);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Serial.print("M1_Ang_Vel:");
|
||||||
|
// Serial.print(motor_ang_vel[0][0]);
|
||||||
|
// Serial.print(" ");
|
||||||
|
// Serial.print("M2_Ang_Vel:");
|
||||||
|
// Serial.print(motor_ang_vel[0][1]);
|
||||||
|
// Serial.print(" ");
|
||||||
|
// Serial.print("botLinVel:");
|
||||||
|
// Serial.println(vel_Matrix[0][0]);
|
||||||
|
// Serial.print(" ");
|
||||||
|
// Serial.print("botAngVel:");
|
||||||
|
// Serial.println(vel_Matrix[1][0]);
|
||||||
|
|
||||||
|
// //PS3 Controller
|
||||||
|
// if (Ps3.isConnected()) {
|
||||||
|
// Serial.print("lx:");
|
||||||
|
// Serial.print(Ps3.data.analog.stick.lx);
|
||||||
|
// Serial.print(",");
|
||||||
|
// Serial.print("ly:");
|
||||||
|
// Serial.print(Ps3.data.analog.stick.ly);
|
||||||
|
// Serial.print(",");
|
||||||
|
// Serial.print("rx:");
|
||||||
|
// Serial.print(Ps3.data.analog.stick.rx);
|
||||||
|
// Serial.print(",");
|
||||||
|
// Serial.print("ry:");
|
||||||
|
// Serial.println(Ps3.data.analog.stick.ry);
|
||||||
|
// }
|
||||||
|
|
||||||
|
int i = 0;
|
||||||
|
data[i] = watchdog++;
|
||||||
|
data[i += 1] = balancingOn << 1;
|
||||||
|
i = PackInt(i += 1, M1_Speed_CMD);
|
||||||
|
i = PackInt(i, M2_Speed_CMD);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, acc_pitch);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, pitch);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, pitch_rate);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, rem_speed_ref);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, rem_turn_speed_ref);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, SC_cont_out);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, TC_cont_out);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, OL_cont_out);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, ref_IL);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, act_IL);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, error_IL);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, IL_cont_out);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, iError_IL);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, IL_anti_windup);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, speedCmd1);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, speedCmd2);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, vel_Matrix[0][0]);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, vel_Matrix[1][0]);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, motor_ang_vel[0][0]);
|
||||||
|
i = PackFloat(i, motor_ang_vel[1][0]);
|
||||||
|
i = PackLong(i, m1Raw);
|
||||||
|
i = PackLong(i, m2Raw);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int PackInt(int _i, int value) {
|
||||||
|
data[_i] = (value & 0x00FF);
|
||||||
|
data[_i + 1] = (value & 0xFF00) >> 8;
|
||||||
|
return _i + 2;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int PackLong(int _i, long value) {
|
||||||
|
data[_i] = (value & 0x000000FF);
|
||||||
|
data[_i + 1] = (value & 0x0000FF00) >> 8;
|
||||||
|
data[_i + 2] = (value & 0x00FF0000) >> 16;
|
||||||
|
data[_i + 3] = (value & 0xFF000000) >> 24;
|
||||||
|
return _i + 4;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
union FloatToBytes {
|
||||||
|
float value;
|
||||||
|
byte bytes[4];
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
int PackFloat(int _i, float value) {
|
||||||
|
FloatToBytes converter;
|
||||||
|
converter.value = value;
|
||||||
|
for (int j = 0; j < 4; j++) {
|
||||||
|
data[_i + j] = converter.bytes[j];
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return _i + 4;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
// int PackFloat(int _i, float value) {
|
||||||
|
// data[_i] = (value & 0x000000FF) ;
|
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