- reworked
git-svn-id: http://moon:8086/svn/projects/HendiControl@113 fda53097-d464-4ada-af97-ba876c37ca34
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,13 @@
|
||||
{
|
||||
"Name" : "Rezept-001",
|
||||
"Schuettung_kg" : 6,
|
||||
"Wasser_kg" : 18,
|
||||
"Rasten" :
|
||||
[
|
||||
{"time" : 15, "temp" : 50.0, "heatRate" : 0.5, "stirDutyCycle" : 0.5, "waitForUser" : true},
|
||||
{"time" : 20, "temp" : 60.0, "heatRate" : 0.5, "stirDutyCycle" : 0.5, "waitForUser" : false},
|
||||
{"time" : 30, "temp" : 70.0, "heatRate" : 0.5, "stirDutyCycle" : 0.5, "waitForUser" : false},
|
||||
{"time" : 5, "temp" : 80.0, "heatRate" : 0.5, "stirDutyCycle" : 0.5, "waitForUser" : true}
|
||||
]
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,20 @@
|
||||
import numpy as np
|
||||
import abc
|
||||
|
||||
|
||||
class APlant(abc.ABC):
|
||||
def __init__(self, params):
|
||||
pass
|
||||
|
||||
@abc.abstractmethod
|
||||
def process(self, dt):
|
||||
pass
|
||||
|
||||
@abc.abstractmethod
|
||||
def setPower(self, power_W):
|
||||
pass
|
||||
|
||||
@abc.abstractmethod
|
||||
def getTemperature(self):
|
||||
return None
|
||||
|
||||
@@ -1,32 +1,59 @@
|
||||
{
|
||||
"Global" :
|
||||
{
|
||||
"samplerate_Hz" : 1.0
|
||||
},
|
||||
|
||||
"Controller" :
|
||||
{
|
||||
"cont_ctrl" : true,
|
||||
"P_min_W" : 0,
|
||||
"P_max_W" : 3000,
|
||||
"P_q_W" : 100,
|
||||
"theta_lock_K" : 0.5,
|
||||
"kp" : 2,
|
||||
"ki" : 0.02,
|
||||
"kd" : 400,
|
||||
"pid_rho" : 0.999,
|
||||
"heatrate_KPerMin" : 0.5
|
||||
"dt" : 1.0,
|
||||
"cont_ctrl" : true,
|
||||
"P_min" : 0,
|
||||
"P_max" : 3000,
|
||||
"P_q_W" : 100,
|
||||
"theta_lock_K" : 0.5,
|
||||
"Hold" : {
|
||||
"Acqu": {
|
||||
"Pid" : {
|
||||
"kp" : 2,
|
||||
"ki" : 0.02,
|
||||
"kd" : 400,
|
||||
"rho" : 0.999
|
||||
}
|
||||
},
|
||||
"Track": {
|
||||
"Pid" : {
|
||||
"kp" : 2,
|
||||
"ki" : 0.02,
|
||||
"kd" : 400,
|
||||
"rho" : 0.999
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
},
|
||||
"Heat" : {
|
||||
"Acqu": {
|
||||
"Pid" : {
|
||||
"kp" : 4,
|
||||
"ki" : 0.02,
|
||||
"kd" : 4,
|
||||
"rho" : 0.999
|
||||
}
|
||||
},
|
||||
"Track": {
|
||||
"Pid" : {
|
||||
"kp" : 8,
|
||||
"ki" : 0.03,
|
||||
"kd" : 8,
|
||||
"rho" : 0.999
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
},
|
||||
|
||||
"Simulation" :
|
||||
{
|
||||
"theta_amb_degC" : 20,
|
||||
"C_joulePerKperkg" : 4190,
|
||||
"M_kg" : 20,
|
||||
"mass_kleak" : 0.5,
|
||||
"mass_delay_s" : 60,
|
||||
"Td_s" : 10,
|
||||
"k_noise" : 0
|
||||
"theta_amb" : 20,
|
||||
"C" : 4190,
|
||||
"M" : 20,
|
||||
"L" : 0.5,
|
||||
"Td" : 10,
|
||||
"kn" : 0
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,169 @@
|
||||
import numpy as np
|
||||
import json
|
||||
from enum import Enum
|
||||
from pid import Pid
|
||||
from matplotlib.pyplot import figure, clf, plot, xlabel, ylabel, xlim, ylim, title, grid, axes, show, subplot
|
||||
from utils import Smoother, Stable
|
||||
|
||||
ovenStates = Enum('ovenStates', 'NOP HEAT HOLD')
|
||||
controllerStates = Enum('controllerStates', 'ACQU TRACK')
|
||||
|
||||
|
||||
class Controller():
|
||||
|
||||
def __init__(self, params, plant):
|
||||
print(json.dumps({'Controller': params}, indent=4, sort_keys=True))
|
||||
self.ovenState = ovenStates.NOP
|
||||
self.controllerState = controllerStates.ACQU
|
||||
self.plant = plant
|
||||
self.dt = params['dt']
|
||||
self.params = params
|
||||
self.pid = Pid()
|
||||
self.theta_v = np.empty(0)
|
||||
self.heatrate_v = np.empty(0)
|
||||
self.time_v = np.empty(0)
|
||||
self.power_v = np.empty(0)
|
||||
self.theta_err_v = np.empty(0)
|
||||
self.heatrate_err_v = np.empty(0)
|
||||
self.theta_ist = 0
|
||||
self.time = 0
|
||||
pass
|
||||
|
||||
def start(self, recipe):
|
||||
print(json.dumps({recipe['Name'] : recipe}, indent=4, sort_keys=True))
|
||||
|
||||
self.time = 0
|
||||
for rast in recipe['Rasten']:
|
||||
self.rast(rast)
|
||||
|
||||
|
||||
def stop(self):
|
||||
figure(1)
|
||||
subplot(4, 1, 1)
|
||||
plot(self.time_v, self.theta_v, 'b-', linewidth=1)
|
||||
title('Temperature')
|
||||
grid(True)
|
||||
ylabel('°C')
|
||||
xlabel('t/min')
|
||||
subplot(4, 1, 2)
|
||||
plot(self.time_v, self.power_v, 'r-', linewidth=1)
|
||||
title('Power')
|
||||
grid(True)
|
||||
ylabel('W')
|
||||
xlabel('t/min')
|
||||
subplot(4, 1, 3)
|
||||
plot(self.time_v, self.theta_err_v, 'b-', linewidth=1)
|
||||
title('Err_{T}')
|
||||
grid(True)
|
||||
ylabel('°C')
|
||||
xlabel('t/min')
|
||||
subplot(4, 1, 4)
|
||||
plot(self.time_v, self.heatrate_v, 'r-', linewidth=1)
|
||||
title('Heatrate')
|
||||
grid(True)
|
||||
ylabel('°C')
|
||||
xlabel('t/min')
|
||||
show()
|
||||
|
||||
def rast(self, rast):
|
||||
temp_soll = rast['temp']
|
||||
heatrate_soll = rast['heatRate']
|
||||
print("Target temperature {} °C".format(temp_soll))
|
||||
doLoop = True
|
||||
timer_ist = 0
|
||||
heatrate_ist = 0
|
||||
timer_soll = 60*rast['time']/self.dt
|
||||
heatRateMeasureInterval = 1
|
||||
heatRateMeasureCount = 1
|
||||
|
||||
theta_err_sm = Smoother(0.5)
|
||||
heatrate_err_sm = Smoother(0.5)
|
||||
|
||||
# ------------------------------
|
||||
# The loop
|
||||
# ------------------------------
|
||||
while(doLoop):
|
||||
controllerStateNext = self.controllerState
|
||||
ovenStateNext = self.ovenState
|
||||
|
||||
# -----------------------------------------
|
||||
self.plant.process(self.dt)
|
||||
theta_ist = self.plant.getTemperature()
|
||||
|
||||
if heatRateMeasureCount <= 0:
|
||||
heatrate_ist = 60 * (theta_ist - self.theta_ist) / heatRateMeasureInterval;
|
||||
heatRateMeasureCount = heatRateMeasureInterval;
|
||||
theta_last = theta_ist;
|
||||
|
||||
heatRateMeasureCount = heatRateMeasureCount - self.dt;
|
||||
# print ("{}: Temp IST = {:0.2f} °C".format(timer_ist, temp_ist))
|
||||
|
||||
theta_err = temp_soll - theta_ist
|
||||
heatrate_err = heatrate_soll - heatrate_ist
|
||||
|
||||
theta_err_sm.process(theta_err)
|
||||
heatrate_err_sm.process(heatrate_err)
|
||||
|
||||
if self.ovenState == ovenStates.NOP:
|
||||
if theta_ist < temp_soll:
|
||||
ovenStateNext = ovenStates.HEAT
|
||||
|
||||
if self.ovenState == ovenStates.HEAT:
|
||||
pid_err = heatrate_err_sm.get_y()
|
||||
pid_params_acqu = self.params['Heat']['Acqu']['Pid']
|
||||
pid_params_track = self.params['Heat']['Track']['Pid']
|
||||
if theta_ist >= temp_soll:
|
||||
ovenStateNext = ovenStates.HOLD
|
||||
timer_ist = 0
|
||||
|
||||
if self.ovenState == ovenStates.HOLD:
|
||||
pid_err = theta_err_sm.get_y()
|
||||
pid_params_acqu = self.params['Hold']['Acqu']['Pid']
|
||||
pid_params_track = self.params['Hold']['Track']['Pid']
|
||||
timer_ist += self.dt
|
||||
if timer_ist >= timer_soll:
|
||||
ovenStateNext = ovenStates.NOP
|
||||
doLoop = False
|
||||
|
||||
if self.ovenState != ovenStates.NOP:
|
||||
if self.controllerState == controllerStates.ACQU:
|
||||
pid_params = pid_params_acqu
|
||||
if abs(theta_err) < 0.2:
|
||||
controllerStateNext = controllerStates.TRACK
|
||||
|
||||
|
||||
if self.controllerState == controllerStates.TRACK:
|
||||
pid_params = pid_params_track
|
||||
if abs(theta_err) > 0.5:
|
||||
controllerStateNext = controllerStates.ACQU
|
||||
|
||||
self.pid.process(pid_params, pid_err)
|
||||
|
||||
y = self.pid.get_y()
|
||||
# print ("theta_err = {:0.2f} °C".format(theta_err))
|
||||
|
||||
power = max(self.params['P_min'], min(self.params['P_max'], self.params['P_max']*y))
|
||||
# print ("Power = {:0.2f} W".format(power))
|
||||
self.plant.setPower(power)
|
||||
|
||||
self.time += self.dt
|
||||
self.theta_ist = theta_ist
|
||||
|
||||
self.theta_v = np.append(self.theta_v, theta_ist)
|
||||
self.heatrate_v = np.append(self.heatrate_v, heatrate_ist)
|
||||
self.time_v = np.append(self.time_v, self.time/60)
|
||||
self.power_v = np.append(self.power_v, power)
|
||||
self.theta_err_v = np.append(self.theta_err_v, theta_err_sm.get_y())
|
||||
self.heatrate_err_v = np.append(self.heatrate_err_v, heatrate_err_sm.get_y())
|
||||
|
||||
# -----------------------------------------
|
||||
if controllerStateNext != self.controllerState:
|
||||
print("{} -> {}".format(self.controllerState, controllerStateNext))
|
||||
|
||||
if ovenStateNext != self.ovenState:
|
||||
print("{} -> {}".format(self.ovenState, ovenStateNext))
|
||||
|
||||
self.controllerState = controllerStateNext
|
||||
self.ovenState = ovenStateNext
|
||||
|
||||
# ------------------------------
|
||||
+14
-18
@@ -3,29 +3,25 @@
|
||||
import time
|
||||
import json
|
||||
import configparser
|
||||
from pid import Pid
|
||||
from controller import Controller
|
||||
from mass import Mass
|
||||
|
||||
def getValue(s):
|
||||
|
||||
v = s.split(' ')[0]
|
||||
|
||||
return v
|
||||
|
||||
def getUnit(s):
|
||||
|
||||
u = s.split(' ')[1]
|
||||
|
||||
return u
|
||||
|
||||
if __name__ == '__main__':
|
||||
config = configparser.RawConfigParser()
|
||||
config.read('brewpi.cfg')
|
||||
print (getValue(config.get('Global', 'samplerate')))
|
||||
print (getValue(config.get('Controller', 'cont_ctrl')))
|
||||
print (getValue(config.get('Controller', 'heatrate')))
|
||||
|
||||
fp = open("brewpi.cfg.json")
|
||||
configJson = json.load(fp)
|
||||
print (json.dumps({'config' : configJson}, indent=4, sort_keys=True))
|
||||
|
||||
plant = Mass(configJson["Simulation"])
|
||||
temp = plant.getTemperature()
|
||||
|
||||
fp = open("Rezept-001.json")
|
||||
recipeJson = json.load(fp)
|
||||
|
||||
ablauf = Controller(configJson["Controller"], plant)
|
||||
ablauf.start(recipeJson)
|
||||
ablauf.stop()
|
||||
|
||||
print ("End of program.")
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,35 @@
|
||||
import numpy as np
|
||||
import json
|
||||
from aplant import APlant
|
||||
|
||||
class Mass(APlant):
|
||||
def __init__(self, params):
|
||||
print(json.dumps({'Mass': params}, indent=4, sort_keys=True))
|
||||
self.e = 0
|
||||
self.x = 0
|
||||
self.gain = 0.8
|
||||
|
||||
self.C = params['C']
|
||||
self.M = params['M']
|
||||
self.L = params['L']
|
||||
self.Td = params['Td']
|
||||
self.theta_amb = params['theta_amb']
|
||||
|
||||
self.theta = 0
|
||||
self.P = 0
|
||||
|
||||
def process(self, dt):
|
||||
alpha = 1.0
|
||||
if self.Td > 0:
|
||||
alpha = dt/self.Td
|
||||
|
||||
self.e = self.e*(1 - ((self.L*self.theta)*dt)/(self.M*self.C))
|
||||
self.x = (1-alpha)*self.x + self.gain*alpha*self.P*dt
|
||||
self.e += self.x
|
||||
self.theta = self.e/(self.M*self.C)
|
||||
|
||||
def setPower(self, power_w):
|
||||
self.P = power_w
|
||||
|
||||
def getTemperature(self):
|
||||
return self.theta + self.theta_amb
|
||||
@@ -0,0 +1,58 @@
|
||||
import numpy as np;
|
||||
|
||||
|
||||
class Pid():
|
||||
def __init__(self):
|
||||
# Integrator
|
||||
self.yi = 0
|
||||
|
||||
# Differentiator
|
||||
self.xd = 0
|
||||
|
||||
# Auto windup
|
||||
self.y_min = 0.0
|
||||
self.y_max = 80.0
|
||||
self.diff_aw = 0.0
|
||||
|
||||
# Output
|
||||
self.y = 0
|
||||
self.yc = 0
|
||||
|
||||
@staticmethod
|
||||
def params(kp, ki, kd, rho):
|
||||
p = dict(kp=kp, ki=ki, kd=kd, rho=rho)
|
||||
return p
|
||||
|
||||
def process(self, params, err):
|
||||
kp = params['kp']
|
||||
ki = params['ki']
|
||||
kd = params['kd']
|
||||
rho = params['rho']
|
||||
|
||||
err_aw = err + self.diff_aw
|
||||
yi = rho*self.yi + err_aw
|
||||
yd = err - self.xd
|
||||
|
||||
_yp = kp * err
|
||||
_yi = ki * yi
|
||||
_yd = kd * yd
|
||||
|
||||
self.y = _yp + _yi + _yd
|
||||
|
||||
yaw = yi
|
||||
if yaw < self.y_min:
|
||||
self.diff_aw = abs(yaw - self.y_min)
|
||||
|
||||
if yaw > self.y_max:
|
||||
self.diff_aw = -abs(yaw - self.y_max)
|
||||
|
||||
self.yc = max(self.y_min, min(self.y_max, self.y))
|
||||
|
||||
self.yi = yi
|
||||
self.xd = err
|
||||
|
||||
def get_y(self):
|
||||
return self.y
|
||||
|
||||
def get_yc(self):
|
||||
return self.yc
|
||||
@@ -0,0 +1,29 @@
|
||||
class Smoother:
|
||||
def __init__(self, alpha):
|
||||
self.a = alpha
|
||||
self.b = 1-alpha
|
||||
self.y = 0
|
||||
|
||||
def process(self, x):
|
||||
self.y = self.b*self.y + self.a*x
|
||||
|
||||
def get_y(self):
|
||||
return self.y
|
||||
|
||||
class Stable:
|
||||
def __init__(self, stable_count, err_max):
|
||||
self.stable_time = stable_count
|
||||
self.count = stable_count
|
||||
self.err_max = err_max
|
||||
self.x = 0
|
||||
|
||||
def process(self, x):
|
||||
if self.count > 0:
|
||||
self.count -= 1
|
||||
|
||||
if abs(x - self.x) >= self.err_max:
|
||||
self.count = self.stable_time
|
||||
|
||||
is_stable = (self.count == 0)
|
||||
|
||||
return is_stable
|
||||
Reference in New Issue
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