- added Pid
- added Temp Controller - added Kalman
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,144 @@
|
||||
import numpy as np
|
||||
from numpy.linalg import inv
|
||||
from matplotlib.pyplot import plot, figure, subplot, title, xlabel, ylabel, grid, show
|
||||
|
||||
|
||||
class Kalman:
|
||||
def __init__(self, params={}):
|
||||
dt = params['dt']
|
||||
var_P = params['var_P']
|
||||
var_Q = params['var_Q']
|
||||
var_R = params['var_R']
|
||||
var_Z = params['var_Z']
|
||||
model = np.matrix([1, dt, 1/2*dt**2]).transpose()
|
||||
N = len(model)-1
|
||||
|
||||
P = var_P*np.eye(N)
|
||||
R = var_R*np.eye(N)
|
||||
H = np.eye(N)
|
||||
|
||||
A = np.eye(N)
|
||||
for row in range(0, N):
|
||||
A[row, row:N] = model.transpose()[0, 0:N-row]
|
||||
|
||||
G = np.matrix(model[N:0:-1])
|
||||
Q = G * G.transpose() * var_Q
|
||||
|
||||
self.P = P
|
||||
self.Q = Q
|
||||
self.R = R
|
||||
self.N = N
|
||||
self.A = A
|
||||
self.H = H
|
||||
self.var_Z = var_Z
|
||||
|
||||
X = np.matrix([0, 1.0]).transpose()
|
||||
Xp = np.matrix([0, 0]).transpose()
|
||||
self.Xp = Xp
|
||||
self.X = X
|
||||
|
||||
np.set_printoptions(precision=3)
|
||||
|
||||
@staticmethod
|
||||
def print(p, d):
|
||||
print(p)
|
||||
print(d)
|
||||
|
||||
def initial(self, X):
|
||||
self.Xp = np.matrix([X[0], X[1]]).transpose()
|
||||
|
||||
def process_truth(self):
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# Process ground truth
|
||||
self.X = self.A * self.X
|
||||
|
||||
return self.X
|
||||
|
||||
def process_measurement(self, y):
|
||||
|
||||
Y = np.matrix([y[0], y[1]]).transpose()
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# Take noisy measurement
|
||||
Z = self.H * Y + self.var_Z * np.random.randn(self.N, 1)
|
||||
|
||||
return Z
|
||||
|
||||
def process(self, Z):
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# State estimate
|
||||
self.Xp = self.A * self.Xp
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# Measurement prediction
|
||||
Zp = self.H * self.Xp
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# Measurement residual
|
||||
V = Z - Zp
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# State prediction covariance
|
||||
self.P = self.A * self.P * self.A.transpose() + self.Q
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# Measurement prediction covariance
|
||||
S = self.H * self.P * self.H.transpose() + self.R
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# Kalman gain
|
||||
K = self.P * self.H.transpose() * inv(S)
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# Update state estimate
|
||||
self.Xp = self.Xp + K * V
|
||||
|
||||
# ----------------------------
|
||||
# Updated state covariance
|
||||
self.P = self.P - K * S * K
|
||||
|
||||
return self.Xp
|
||||
|
||||
# Main
|
||||
if __name__ == '__main__':
|
||||
dt =1
|
||||
|
||||
params = {
|
||||
'dt' : dt,
|
||||
'var_P' : 1,
|
||||
'var_Q' : 0,
|
||||
'var_R' : 1,
|
||||
'var_Z' : 0
|
||||
}
|
||||
k = Kalman(params)
|
||||
|
||||
_x1 = np.empty(0)
|
||||
_y1 = np.empty(0)
|
||||
_x2 = np.empty(0)
|
||||
_y2 = np.empty(0)
|
||||
|
||||
N = int(100/dt)
|
||||
seqn = range(0, N)
|
||||
|
||||
for n in seqn:
|
||||
X = k.process_truth()
|
||||
Z = k.process_measurement((X[0,0], 0))
|
||||
#Kalman.print("Z:", Z)
|
||||
Xp = k.process(Z)
|
||||
|
||||
_x1 = np.append(_x1, Z[0])
|
||||
_x2 = np.append(_x2, Z[1])
|
||||
_y1 = np.append(_y1, Xp[0])
|
||||
_y2 = np.append(_y2, Xp[1])
|
||||
|
||||
figure(1)
|
||||
subplot(2, 1, 1)
|
||||
plot(seqn, _x1, 'bx', seqn, _y1, '-r', linewidth=1)
|
||||
grid(True)
|
||||
subplot(2, 1, 2)
|
||||
plot(seqn, _x2, 'bx', seqn, _y2, '-r', linewidth=1)
|
||||
grid(True)
|
||||
show()
|
||||
|
||||
print("End of program")
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,48 @@
|
||||
|
||||
|
||||
class Pid:
|
||||
def __init__(self):
|
||||
# Integrator
|
||||
self.yi = 0
|
||||
|
||||
# Differentiator
|
||||
self.xd = 0
|
||||
|
||||
# Auto windup
|
||||
self.y_min = -1.0
|
||||
self.y_max = 1.0
|
||||
|
||||
# Output
|
||||
self.y = 0
|
||||
|
||||
@staticmethod
|
||||
def params(kp, ki, kd, rho):
|
||||
p = dict(kp=kp, ki=ki, kd=kd, rho=rho)
|
||||
return p
|
||||
|
||||
def reset(self):
|
||||
self.yi = 0
|
||||
self.xd = 0
|
||||
|
||||
def process(self, dt, params, err):
|
||||
kp = params['kp']
|
||||
ki = params['ki']
|
||||
kd = params['kd']
|
||||
rho = params['rho']
|
||||
|
||||
yi = rho*self.yi + ki*dt * err
|
||||
yd = err - self.xd
|
||||
|
||||
_yp = kp * err
|
||||
_yi = yi
|
||||
_yd = kd/dt * yd
|
||||
|
||||
y = _yp + _yi + _yd
|
||||
|
||||
self.y = max(self.y_min, min(self.y_max, y))
|
||||
|
||||
self.yi = yi
|
||||
self.xd = err
|
||||
|
||||
def get_y(self):
|
||||
return self.y
|
||||
@@ -0,0 +1,41 @@
|
||||
from components.pid import Pid
|
||||
from components.pid import Kalman
|
||||
|
||||
|
||||
class TempController:
|
||||
def __init__(self, params):
|
||||
self.dt = params['dt']
|
||||
self.pid_hold = Pid()
|
||||
self.pid_rate = Pid()
|
||||
self.theta_ist = 0
|
||||
self.theta_soll = 0
|
||||
self.heatrate_ist = 0
|
||||
self.heatrate_soll = 0
|
||||
self.params = params
|
||||
|
||||
def set_theta_ist(self, value):
|
||||
self.theta_ist = value
|
||||
|
||||
def set_heatrate_ist(self, value):
|
||||
self.heatrate_ist = value
|
||||
|
||||
def set_theta_soll(self, value):
|
||||
self.theta_soll = value
|
||||
|
||||
def set_heatrate_soll(self, value):
|
||||
self.heatrate_soll = value
|
||||
|
||||
def process(self):
|
||||
theta_err = self.theta_soll - self.theta_ist
|
||||
heatrate_err = self.heatrate_soll - self.heatrate_ist
|
||||
|
||||
self.pid_hold.process(self.dt, self.params['Hold']['Pid'], theta_err)
|
||||
self.pid_rate.process(self.dt, self.params['Heat']['Pid'], heatrate_err)
|
||||
|
||||
def get_power_hold(self):
|
||||
power_hold = 200 + self.params['P_max'] * self.pid_hold.get_y()
|
||||
return max(self.params['P_min'], min(self.params['P_max'], power_hold))
|
||||
|
||||
def get_power_heat(self):
|
||||
power_heat = 1500 + self.params['P_max'] * self.pid_rate.get_y()
|
||||
return max(self.params['P_min'], min(self.params['P_max'], power_heat))
|
||||
|
||||
Reference in New Issue
Block a user