368 lines
16 KiB
C
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C
// /**
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// * @file chassis.c
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// * @author NeoZeng neozng1@hnu.edu.cn
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// * @brief 底盘应用,负责接收robot_cmd的控制命令并根据命令进行运动学解算,得到输出
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// * 注意底盘采取右手系,对于平面视图,底盘纵向运动的正前方为x正方向;横向运动的右侧为y正方向
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// *
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// * @version 0.1
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// * @date 2022-12-04
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// *
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||
// * @copyright Copyright (c) 2022
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// *
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// */
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//
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// #include "chassis.h"
|
||
// #include "robot_def.h"
|
||
// #include "dji_motor.h"
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// #include "super_cap.h"
|
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// #include "message_center.h"
|
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// #include "referee_task.h"
|
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//
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// #include "general_def.h"
|
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// #include "bsp_dwt.h"
|
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// #include "referee_UI.h"
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// #include "arm_math.h"
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// #include "user_lib.h"
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//
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// #include "vofa.h"
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||
//
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// /* 根据robot_def.h中的macro自动计算的参数 */
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// #define HALF_WHEEL_BASE (WHEEL_BASE / 2.0f) // 半轴距
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// #define HALF_TRACK_WIDTH (TRACK_WIDTH / 2.0f) // 半轮距
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// #define PERIMETER_WHEEL (RADIUS_WHEEL * 2 * PI) // 轮子周长
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//
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// #define P_MAX 50.0f//功率控制 单位：W
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//
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// /* 底盘应用包含的模块和信息存储,底盘是单例模式,因此不需要为底盘建立单独的结构体 */
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// #ifdef CHASSIS_BOARD // 如果是底盘板,使用板载IMU获取底盘转动角速度
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// #include "can_comm.h"
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// #include "ins_task.h"
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// static CANCommInstance *chasiss_can_comm; // 双板通信CAN comm
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// attitude_t *Chassis_IMU_data;
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// #endif // CHASSIS_BOARD
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// #ifdef ONE_BOARD
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// static Publisher_t *chassis_pub; // 用于发布底盘的数据
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// static Subscriber_t *chassis_sub; // 用于订阅底盘的控制命令
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// #endif // !ONE_BOARD
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// static Chassis_Ctrl_Cmd_s chassis_cmd_recv; // 底盘接收到的控制命令
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// static Chassis_Upload_Data_s chassis_feedback_data; // 底盘回传的反馈数据
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// static Chassis_Ctrl_Cmd_s Chassis_Power_Mx;
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// const static float CHASSIS_ACCEL_X_NUM=0.1f;
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// const static float CHASSIS_ACCEL_Y_NUM=0.1f;
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||
//
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||
// // 超级电容
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// SuperCapInstance *cap; // 超级电容全局
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// static uint16_t last_chassis_power_limit=0;//超级电容更新
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// static DJIMotorInstance *motor_lf, *motor_rf, *motor_lb, *motor_rb; // left right forward back
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//
|
||
// /* 用于自旋变速策略的时间变量 */
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// // static float t;
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//
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// /* 私有函数计算的中介变量,设为静态避免参数传递的开销 */
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// static float chassis_vx, chassis_vy; // 将云台系的速度投影到底盘
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||
// static float vt_lf, vt_rf, vt_lb, vt_rb; // 底盘速度解算后的临时输出,待进行限幅
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||
// first_order_filter_type_t vx_filter;
|
||
// first_order_filter_type_t vy_filter;
|
||
// static float P_cmd;
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||
//
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||
//
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// void ChassisInit() {
|
||
// // 四个轮子的参数一样,改tx_id和反转标志位即可
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||
// Motor_Init_Config_s chassis_motor_config = {
|
||
// .can_init_config.can_handle = &hcan1,
|
||
// .controller_param_init_config = {
|
||
// .speed_PID = {
|
||
// .Kp = 5.0f,
|
||
// .Ki = 0.01f,
|
||
// .Kd = 0.002f,
|
||
// .IntegralLimit = 3000,
|
||
// .Improve = PID_Trapezoid_Intergral | PID_Integral_Limit | PID_Derivative_On_Measurement,
|
||
// .MaxOut = 30000,
|
||
// },
|
||
// .current_PID = {
|
||
// .Kp = 0.0f,
|
||
// .Ki = 0.0f,
|
||
// .Kd = 0.0f,
|
||
// .IntegralLimit = 3000,
|
||
// .Improve = PID_Trapezoid_Intergral | PID_Integral_Limit | PID_Derivative_On_Measurement,
|
||
// .MaxOut = 15000,
|
||
// },
|
||
// },
|
||
// .controller_setting_init_config = {
|
||
// .angle_feedback_source = MOTOR_FEED,
|
||
// .speed_feedback_source = MOTOR_FEED,
|
||
// .outer_loop_type = SPEED_LOOP,
|
||
// .close_loop_type = SPEED_LOOP, // CURRENT_LOOP,
|
||
// .power_limit_flag = POWER_LIMIT_ON,
|
||
// },
|
||
// .motor_type = M3508,
|
||
// };
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||
// // @todo: 当前还没有设置电机的正反转,仍然需要手动添加reference的正负号,需要电机module的支持,待修改.
|
||
// // 四个轮子pid分开
|
||
// //右前
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||
// chassis_motor_config.can_init_config.tx_id = 3;
|
||
// chassis_motor_config.controller_setting_init_config.motor_reverse_flag = MOTOR_DIRECTION_REVERSE;
|
||
// motor_lf = DJIMotorInit(&chassis_motor_config);
|
||
//
|
||
// chassis_motor_config.can_init_config.tx_id = 2;
|
||
// chassis_motor_config.controller_setting_init_config.motor_reverse_flag = MOTOR_DIRECTION_REVERSE;
|
||
// motor_rf = DJIMotorInit(&chassis_motor_config);
|
||
//
|
||
// chassis_motor_config.can_init_config.tx_id = 4;
|
||
// chassis_motor_config.controller_setting_init_config.motor_reverse_flag = MOTOR_DIRECTION_REVERSE;
|
||
// motor_lb = DJIMotorInit(&chassis_motor_config);
|
||
//
|
||
// chassis_motor_config.can_init_config.tx_id = 1;
|
||
// chassis_motor_config.controller_setting_init_config.motor_reverse_flag = MOTOR_DIRECTION_REVERSE;
|
||
// motor_rb = DJIMotorInit(&chassis_motor_config);
|
||
//
|
||
// //超级电容
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||
// SuperCap_Init_Config_s cap_conf = {
|
||
// .can_config = {
|
||
// .can_handle = &hcan1,
|
||
// .tx_id = 0x210,
|
||
// .rx_id = 0x211,
|
||
//
|
||
// },
|
||
// .buffer_config_pid = {
|
||
// .Kp = 1.0f,
|
||
// .Ki = 0,
|
||
// .Kd = 0,
|
||
// .MaxOut = 300,
|
||
// },
|
||
// };
|
||
// cap = SuperCapInit(&cap_conf); // 超级电容初始化
|
||
//
|
||
// //用一阶滤波代替斜波函数生成 //增大更能刹住
|
||
// first_order_filter_init(&vx_filter, 0.007f, &CHASSIS_ACCEL_X_NUM);
|
||
// first_order_filter_init(&vy_filter, 0.007f, &CHASSIS_ACCEL_Y_NUM);
|
||
//
|
||
// // 发布订阅初始化,如果为双板,则需要can comm来传递消息
|
||
// #ifdef CHASSIS_BOARD
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||
// Chassis_IMU_data = INS_Init(); // 底盘IMU初始化
|
||
//
|
||
// CANComm_Init_Config_s comm_conf = {
|
||
// .can_config = {
|
||
// .can_handle = &hcan2,
|
||
// .tx_id = 0x311,
|
||
// .rx_id = 0x312,
|
||
// },
|
||
// .recv_data_len = sizeof(Chassis_Ctrl_Cmd_s),
|
||
// .send_data_len = sizeof(Chassis_Upload_Data_s),
|
||
// };
|
||
// chasiss_can_comm = CANCommInit(&comm_conf); // can comm初始化
|
||
// #endif // CHASSIS_BOARD
|
||
//
|
||
// #ifdef ONE_BOARD // 单板控制整车,则通过pubsub来传递消息
|
||
// chassis_sub = SubRegister("chassis_cmd", sizeof(Chassis_Ctrl_Cmd_s));
|
||
// chassis_pub = PubRegister("chassis_feed", sizeof(Chassis_Upload_Data_s));
|
||
// #endif // ONE_BOARD
|
||
// }
|
||
//
|
||
// #define LF_CENTER ((HALF_TRACK_WIDTH + CENTER_GIMBAL_OFFSET_X + HALF_WHEEL_BASE - CENTER_GIMBAL_OFFSET_Y) * DEGREE_2_RAD)
|
||
// #define RF_CENTER ((HALF_TRACK_WIDTH - CENTER_GIMBAL_OFFSET_X + HALF_WHEEL_BASE - CENTER_GIMBAL_OFFSET_Y) * DEGREE_2_RAD)
|
||
// #define LB_CENTER ((HALF_TRACK_WIDTH + CENTER_GIMBAL_OFFSET_X + HALF_WHEEL_BASE + CENTER_GIMBAL_OFFSET_Y) * DEGREE_2_RAD)
|
||
// #define RB_CENTER ((HALF_TRACK_WIDTH - CENTER_GIMBAL_OFFSET_X + HALF_WHEEL_BASE + CENTER_GIMBAL_OFFSET_Y) * DEGREE_2_RAD)
|
||
// /**
|
||
// * @brief 计算每个轮毂电机的输出,正运动学解算
|
||
// * 用宏进行预替换减小开销,运动解算具体过程参考教程
|
||
// */
|
||
// //全向轮解算
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||
// static void OmniCalculate() {
|
||
// vt_rf = HALF_WHEEL_BASE * chassis_cmd_recv.wz + chassis_vx * 0.707f + chassis_vy * 0.707f;
|
||
// vt_rb = HALF_WHEEL_BASE * chassis_cmd_recv.wz + chassis_vx * 0.707f - chassis_vy * 0.707f;
|
||
// vt_lb = HALF_WHEEL_BASE * chassis_cmd_recv.wz - chassis_vx * 0.707f - chassis_vy * 0.707f;
|
||
// vt_lf = HALF_WHEEL_BASE * chassis_cmd_recv.wz - chassis_vx * 0.707f + chassis_vy * 0.707f;
|
||
//
|
||
// vt_rf = (vt_rf / RADIUS_WHEEL) * 180 / PI * REDUCTION_RATIO_WHEEL;
|
||
// vt_rb = (vt_rb / RADIUS_WHEEL) * 180 / PI * REDUCTION_RATIO_WHEEL;
|
||
// vt_lb = (vt_lb / RADIUS_WHEEL) * 180 / PI * REDUCTION_RATIO_WHEEL;
|
||
// vt_lf = (vt_lf / RADIUS_WHEEL) * 180 / PI * REDUCTION_RATIO_WHEEL;
|
||
// }
|
||
//
|
||
// static const float motor_power_K[3] = {1.6301e-6f,5.7501e-7f,2.5863e-7f};
|
||
// float input;
|
||
//
|
||
// float P_max = 0;
|
||
//
|
||
// ///依据3508电机功率模型，预测电机输出功率
|
||
// static float EstimatePower(DJIMotorInstance* chassis_motor)
|
||
// {
|
||
//
|
||
// float I_cmd = chassis_motor->motor_controller.current_PID.Output;
|
||
// float w = chassis_motor->measure.speed_aps /6 ;//aps to rpm
|
||
//
|
||
// float power = motor_power_K[0] * I_cmd * w + motor_power_K[1]*w*w + motor_power_K[2]*I_cmd*I_cmd;
|
||
//
|
||
// return power;
|
||
// }
|
||
// /**
|
||
// * @brief 根据裁判系统和电容剩余容量对输出进行限制并设置电机参考值
|
||
// *
|
||
// */
|
||
// static void LimitChassisOutput()
|
||
// {
|
||
// // float Plimit = 1.0f;
|
||
// P_cmd = motor_rf->motor_controller.motor_power_predict +
|
||
// motor_rb->motor_controller.motor_power_predict +
|
||
// motor_lb->motor_controller.motor_power_predict +
|
||
// motor_lf->motor_controller.motor_power_predict + 3.6f;
|
||
//
|
||
// // if(chassis_cmd_recv.buffer_energy<50&&chassis_cmd_recv.buffer_energy>=40) Plimit=0.9f;
|
||
// // else if(chassis_cmd_recv.buffer_energy<40&&chassis_cmd_recv.buffer_energy>=35) Plimit=0.75f;
|
||
// // else if(chassis_cmd_recv.buffer_energy<35&&chassis_cmd_recv.buffer_energy>=30) Plimit=0.5f;
|
||
// // else if(chassis_cmd_recv.buffer_energy<30&&chassis_cmd_recv.buffer_energy>=20) Plimit=0.25f;
|
||
// // else if(chassis_cmd_recv.buffer_energy<20&&chassis_cmd_recv.buffer_energy>=10) Plimit=0.125f;
|
||
// // else if(chassis_cmd_recv.buffer_energy<10&&chassis_cmd_recv.buffer_energy>=0) Plimit=0.05f;
|
||
// // else if(chassis_cmd_recv.buffer_energy==60) Plimit=1.0f;
|
||
//
|
||
// if (cap->cap_msg.cap_vol>1800)
|
||
// {
|
||
// P_max = input + chassis_cmd_recv.buffer_supercap ;
|
||
// }
|
||
// else
|
||
// {
|
||
// P_max = input;
|
||
// }
|
||
// float K = P_max / P_cmd;
|
||
//
|
||
// motor_rf->motor_controller.motor_power_scale = K;
|
||
// motor_rb->motor_controller.motor_power_scale = K;
|
||
// motor_lf->motor_controller.motor_power_scale = K;
|
||
// motor_lb->motor_controller.motor_power_scale = K;
|
||
//
|
||
// {
|
||
// DJIMotorSetRef(motor_lf, vt_lf);
|
||
// DJIMotorSetRef(motor_rf, vt_rf);
|
||
// DJIMotorSetRef(motor_lb, vt_lb);
|
||
// DJIMotorSetRef(motor_rb, vt_rb);
|
||
// }
|
||
//
|
||
// }
|
||
// /**
|
||
// * @brief 超电功率对缓冲功率进行闭环
|
||
// *
|
||
// *
|
||
// */
|
||
// static void SuperCapSetUpdate()
|
||
// {
|
||
//
|
||
// PIDCalculate(&cap->buffer_pid, chassis_cmd_recv.buffer_energy,15);//对缓冲功率进行闭环
|
||
// input = chassis_cmd_recv.chassis_power_limit - cap->buffer_pid.Output;
|
||
// LIMIT_MIN_MAX(input, 30, 130);
|
||
// SuperCapSetPower(cap,input);
|
||
//
|
||
// }
|
||
// /**
|
||
// * @brief 根据每个轮子的速度反馈,计算底盘的实际运动速度,逆运动解算
|
||
// * 对于双板的情况,考虑增加来自底盘板IMU的数据
|
||
// *
|
||
// */
|
||
// static void EstimateSpeed() {
|
||
// // 根据电机速度和陀螺仪的角速度进行解算,还可以利用加速度计判断是否打滑(如果有)
|
||
// // chassis_feedback_data.vx vy wz =
|
||
// // ...
|
||
// }
|
||
// static chassis_mode_e last_chassis_mode;
|
||
// static float rotate_speed = 70000;
|
||
// /* 机器人底盘控制核心任务 */
|
||
// void ChassisTask() {
|
||
// // 后续增加没收到消息的处理(双板的情况)
|
||
// // 获取新的控制信息
|
||
// #ifdef ONE_BOARD
|
||
// SubGetMessage(chassis_sub, &chassis_cmd_recv);
|
||
// #endif
|
||
// #ifdef CHASSIS_BOARD
|
||
// chassis_cmd_recv = *(Chassis_Ctrl_Cmd_s *)CANCommGet(chasiss_can_comm);
|
||
// #endif // CHASSIS_BOARD
|
||
//
|
||
// if (chassis_cmd_recv.chassis_mode == CHASSIS_ZERO_FORCE) { // 如果出现重要模块离线或遥控器设置为急停,让电机停止
|
||
// DJIMotorStop(motor_lf);
|
||
// DJIMotorStop(motor_rf);
|
||
// DJIMotorStop(motor_lb);
|
||
// DJIMotorStop(motor_rb);
|
||
// } else { // 正常工作
|
||
// DJIMotorEnable(motor_lf);
|
||
// DJIMotorEnable(motor_rf);
|
||
// DJIMotorEnable(motor_lb);
|
||
// DJIMotorEnable(motor_rb);
|
||
// }
|
||
//
|
||
// // 根据控制模式设定旋转速度
|
||
// switch (chassis_cmd_recv.chassis_mode) {
|
||
// case CHASSIS_NO_FOLLOW: // 底盘不旋转,但维持全向机动,一般用于调整云台姿态
|
||
// chassis_cmd_recv.wz = 0;
|
||
// break;
|
||
// case CHASSIS_FOLLOW_GIMBAL_YAW: // 跟随云台,不单独设置pid,以误差角度平方为速度输出
|
||
// chassis_cmd_recv.wz = 40.0f * chassis_cmd_recv.offset_angle * abs(chassis_cmd_recv.offset_angle);
|
||
// LIMIT_MIN_MAX(chassis_cmd_recv.wz,-35000,35000);
|
||
// break;
|
||
// case CHASSIS_SIDEWAYS: // 侧向,不单独设置pid,以误差角度平方为速度输出
|
||
// chassis_cmd_recv.wz = 20.0f * (chassis_cmd_recv.offset_angle - 45)* abs(chassis_cmd_recv.offset_angle - 45);
|
||
// LIMIT_MIN_MAX(chassis_cmd_recv.wz,-35000,35000);
|
||
// break;
|
||
// case CHASSIS_ROTATE: // 自旋,同时保持全向机动;当前wz维持定值,后续增加不规则的变速策略
|
||
// if(last_chassis_mode != CHASSIS_ROTATE){
|
||
// rotate_speed = -rotate_speed;
|
||
// }
|
||
// chassis_cmd_recv.wz = rotate_speed;
|
||
// break;
|
||
// default:
|
||
// break;
|
||
// }
|
||
//
|
||
// last_chassis_mode = chassis_cmd_recv.chassis_mode;
|
||
// // 根据云台和底盘的角度offset将控制量映射到底盘坐标系上
|
||
// // 底盘逆时针旋转为角度正方向;云台命令的方向以云台指向的方向为x,采用右手系(x指向正北时y在正东)
|
||
// static float sin_theta, cos_theta;
|
||
// cos_theta = arm_cos_f32(chassis_cmd_recv.offset_angle * DEGREE_2_RAD);
|
||
// sin_theta = arm_sin_f32(chassis_cmd_recv.offset_angle * DEGREE_2_RAD);
|
||
//
|
||
// //一阶低通滤波计算
|
||
// first_order_filter_cali(&vx_filter, chassis_cmd_recv.vx);
|
||
// first_order_filter_cali(&vy_filter, chassis_cmd_recv.vy);
|
||
//
|
||
// chassis_cmd_recv.vx = vx_filter.out;
|
||
// chassis_cmd_recv.vy = vy_filter.out;
|
||
//
|
||
// chassis_vx = chassis_cmd_recv.vx * cos_theta - chassis_cmd_recv.vy * sin_theta;
|
||
// chassis_vy = chassis_cmd_recv.vx * sin_theta + chassis_cmd_recv.vy * cos_theta;
|
||
//
|
||
// // chassis_vx = (1.0f - 0.30f) * chassis_vx + 0.30f * (chassis_cmd_recv.vx * cos_theta - chassis_cmd_recv.vy * sin_theta);
|
||
// // chassis_vy = (1.0f - 0.30f) * chassis_vy + 0.30f * (chassis_cmd_recv.vx * sin_theta + chassis_cmd_recv.vy * cos_theta);
|
||
//
|
||
//
|
||
// // 根据控制模式进行正运动学解算,计算底盘输出
|
||
// //MecanumCalculate();
|
||
// OmniCalculate();
|
||
// ////对缓冲功率进行闭环
|
||
// SuperCapSetUpdate();
|
||
// // 根据裁判系统的反馈数据和电容数据对输出限幅并设定闭环参考值
|
||
// LimitChassisOutput();
|
||
//
|
||
// // float vofa_send_data[2];
|
||
// // vofa_send_data[0] = motor_lb->motor_controller.speed_PID.Ref;
|
||
// // vofa_send_data[1] = motor_lb->motor_controller.speed_PID.Measure;
|
||
// // vofa_justfloat_output(vofa_send_data, 8, &huart1);
|
||
//
|
||
// // 根据电机的反馈速度和IMU(如果有)计算真实速度
|
||
// EstimateSpeed();
|
||
//
|
||
// //todo: 裁判系统信息移植到消息中心发送
|
||
// // 获取裁判系统数据 建议将裁判系统与底盘分离，所以此处数据应使用消息中心发送
|
||
// // 发送敌方方颜色id
|
||
// //chassis_feedback_data.enemy_color = !referee_data->referee_id.Robot_Color;
|
||
// // 当前只做了17mm热量的数据获取,后续根据robot_def中的宏切换双枪管和英雄42mm的情况
|
||
// //chassis_feedback_data.bullet_speed = referee_data->GameRobotState.shooter_id1_17mm_speed_limit;
|
||
//
|
||
// chassis_feedback_data.cap_vol = cap->cap_msg.cap_vol;
|
||
//
|
||
// // 推送反馈消息
|
||
// #ifdef ONE_BOARD
|
||
// PubPushMessage(chassis_pub, (void *) &chassis_feedback_data);
|
||
// #endif
|
||
// #ifdef CHASSIS_BOARD
|
||
// CANCommSend(chasiss_can_comm, (void *)&chassis_feedback_data);
|
||
// #endif // CHASSIS_BOARD
|
||
// }
|