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463ad550e2
LibrePilot/flight/Modules/AltitudeHold/altitudehold.c

390 lines
24 KiB
C
Raw Blame History

/**
******************************************************************************
*
* @file guidance.c
* @author The OpenPilot Team, http://www.openpilot.org Copyright (C) 2010.
* @brief This module compared @ref PositionActuatl to @ref ActiveWaypoint
* and sets @ref AttitudeDesired. It only does this when the FlightMode field
* of @ref ManualControlCommand is Auto.
*
* @see The GNU Public License (GPL) Version 3
*
*****************************************************************************/
/*
* This program is free software; you can redistribute it and/or modify
* it under the terms of the GNU General Public License as published by
* the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
* (at your option) any later version.
*
* This program is distributed in the hope that it will be useful, but
* WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of MERCHANTABILITY
* or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the GNU General Public License
* for more details.
*
* You should have received a copy of the GNU General Public License along
* with this program; if not, write to the Free Software Foundation, Inc.,
* 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA 02111-1307 USA
*/
/**
* Input object: ActiveWaypoint
* Input object: PositionActual
* Input object: ManualControlCommand
* Output object: AttitudeDesired
*
* This module will periodically update the value of the AttitudeDesired object.
*
* The module executes in its own thread in this example.
*
* Modules have no API, all communication to other modules is done through UAVObjects.
* However modules may use the API exposed by shared libraries.
* See the OpenPilot wiki for more details.
* http://www.openpilot.org/OpenPilot_Application_Architecture
*
*/
#include "openpilot.h"
#include <math.h>
#include "CoordinateConversions.h"
#include "altholdsmoothed.h"
#include "attitudeactual.h"
#include "altitudeholdsettings.h"
#include "altitudeholddesired.h" // object that will be updated by the module
#include "baroaltitude.h"
#include "positionactual.h"
#include "flightstatus.h"
#include "stabilizationdesired.h"
#include "accels.h"
// Private constants
#define MAX_QUEUE_SIZE 2
#define STACK_SIZE_BYTES 1024
#define TASK_PRIORITY (tskIDLE_PRIORITY+1)
#define ACCEL_DOWNSAMPLE 4
// Private types
// Private variables
static xTaskHandle altitudeHoldTaskHandle;
static xQueueHandle queue;
static AltitudeHoldSettingsData altitudeHoldSettings;
// Private functions
static void altitudeHoldTask(void *parameters);
static void SettingsUpdatedCb(UAVObjEvent * ev);
/**
* Initialise the module, called on startup
* \returns 0 on success or -1 if initialisation failed
*/
int32_t AltitudeHoldStart()
{
// Start main task
xTaskCreate(altitudeHoldTask, (signed char *)"AltitudeHold", STACK_SIZE_BYTES/4, NULL, TASK_PRIORITY, &altitudeHoldTaskHandle);
TaskMonitorAdd(TASKINFO_RUNNING_ALTITUDEHOLD, altitudeHoldTaskHandle);
return 0;
}
/**
* Initialise the module, called on startup
* \returns 0 on success or -1 if initialisation failed
*/
int32_t AltitudeHoldInitialize()
{
AltitudeHoldSettingsInitialize();
AltitudeHoldDesiredInitialize();
AltHoldSmoothedInitialize();
// Create object queue
queue = xQueueCreate(MAX_QUEUE_SIZE, sizeof(UAVObjEvent));
AltitudeHoldSettingsConnectCallback(&SettingsUpdatedCb);
return 0;
}
MODULE_INITCALL(AltitudeHoldInitialize, AltitudeHoldStart)
float tau;
float throttleIntegral;
float velocity;
float decay;
float velocity_decay;
bool running = false;
float error;
float switchThrottle;
float smoothed_altitude;
float starting_altitude;
/**
* Module thread, should not return.
*/
static void altitudeHoldTask(void *parameters)
{
AltitudeHoldDesiredData altitudeHoldDesired;
StabilizationDesiredData stabilizationDesired;
portTickType thisTime, lastUpdateTime;
UAVObjEvent ev;
// Force update of the settings
SettingsUpdatedCb(&ev);
// Listen for updates.
AltitudeHoldDesiredConnectQueue(queue);
BaroAltitudeConnectQueue(queue);
FlightStatusConnectQueue(queue);
AccelsConnectQueue(queue);
BaroAltitudeAltitudeGet(&smoothed_altitude);
running = false;
enum init_state {WAITING_BARO, WAITIING_INIT, INITED} init = WAITING_BARO;
// Main task loop
bool baro_updated = false;
while (1) {
// Wait until the AttitudeRaw object is updated, if a timeout then go to failsafe
if ( xQueueReceive(queue, &ev, 100 / portTICK_RATE_MS) != pdTRUE )
{
if(!running)
throttleIntegral = 0;
// Todo: Add alarm if it should be running
continue;
} else if (ev.obj == BaroAltitudeHandle()) {
baro_updated = true;
init = (init == WAITING_BARO) ? WAITIING_INIT : init;
} else if (ev.obj == FlightStatusHandle()) {
FlightStatusData flightStatus;
FlightStatusGet(&flightStatus);
if(flightStatus.FlightMode == FLIGHTSTATUS_FLIGHTMODE_ALTITUDEHOLD && !running) {
// Copy the current throttle as a starting point for integral
StabilizationDesiredThrottleGet(&throttleIntegral);
switchThrottle = throttleIntegral;
error = 0;
velocity = 0;
running = true;
AltHoldSmoothedData altHold;
AltHoldSmoothedGet(&altHold);
starting_altitude = altHold.Altitude;
} else if (flightStatus.FlightMode != FLIGHTSTATUS_FLIGHTMODE_ALTITUDEHOLD)
running = false;
} else if (ev.obj == AccelsHandle()) {
static uint32_t timeval;
static float z[4] = {0, 0, 0, 0};
float z_new[4];
float P[4][4], K[4][2], x[2];
float G[4] = {1.0e-15f, 1.0e-15f, 1.0e-3f, 1.0e-7};
static float V[4][4] = {{10.0f, 0, 0, 0}, {0, 100.0f, 0, 0}, {0, 0, 100.0f, 0}, {0, 0, 0, 1000.0f}};
static uint32_t accel_downsample_count = 0;
static float accels_accum[3] = {0,0,0};
float dT;
static float S[2] = {1.0f,10.0f};
/* Somehow this always assigns to zero. Compiler bug? Race condition? */
S[0] = altitudeHoldSettings.PressureNoise;
S[1] = altitudeHoldSettings.AccelNoise;
G[2] = altitudeHoldSettings.AccelDrift;
AccelsData accels;
AccelsGet(&accels);
AttitudeActualData attitudeActual;
AttitudeActualGet(&attitudeActual);
BaroAltitudeData baro;
BaroAltitudeGet(&baro);
/* Downsample accels to stop this calculation consuming too much CPU */
accels_accum[0] += accels.x;
accels_accum[1] += accels.y;
accels_accum[2] += accels.z;
accel_downsample_count++;
if (accel_downsample_count < ACCEL_DOWNSAMPLE)
continue;
accel_downsample_count = 0;
accels.x = accels_accum[0] / ACCEL_DOWNSAMPLE;
accels.y = accels_accum[1] / ACCEL_DOWNSAMPLE;
accels.z = accels_accum[2] / ACCEL_DOWNSAMPLE;
accels_accum[0] = accels_accum[1] = accels_accum[2] = 0;
thisTime = xTaskGetTickCount();
if (init == WAITIING_INIT) {
z[0] = baro.Altitude;
z[1] = 0;
z[2] = accels.z;
z[3] = 0;
init = INITED;
} else if (init == WAITING_BARO)
continue;
x[0] = baro.Altitude;
//rotate avg accels into earth frame and store it
if(1) {
float q[4], Rbe[3][3];
q[0]=attitudeActual.q1;
q[1]=attitudeActual.q2;
q[2]=attitudeActual.q3;
q[3]=attitudeActual.q4;
Quaternion2R(q, Rbe);
x[1] = -(Rbe[0][2]*accels.x+ Rbe[1][2]*accels.y + Rbe[2][2]*accels.z + 9.81f);
} else {
x[1] = -accels.z + 9.81f;
}
dT = PIOS_DELAY_DiffuS(timeval) / 1.0e6f;
timeval = PIOS_DELAY_GetRaw();
P[0][0] = dT*(V[0][1]+dT*V[1][1])+V[0][0]+G[0]+dT*V[1][0];
P[0][1] = dT*(V[0][2]+dT*V[1][2])+V[0][1]+dT*V[1][1];
P[0][2] = V[0][2]+dT*V[1][2];
P[0][3] = V[0][3]+dT*V[1][3];
P[1][0] = dT*(V[1][1]+dT*V[2][1])+V[1][0]+dT*V[2][0];
P[1][1] = dT*(V[1][2]+dT*V[2][2])+V[1][1]+G[1]+dT*V[2][1];
P[1][2] = V[1][2]+dT*V[2][2];
P[1][3] = V[1][3]+dT*V[2][3];
P[2][0] = V[2][0]+dT*V[2][1];
P[2][1] = V[2][1]+dT*V[2][2];
P[2][2] = V[2][2]+G[2];
P[2][3] = V[2][3];
P[3][0] = V[3][0]+dT*V[3][1];
P[3][1] = V[3][1]+dT*V[3][2];
P[3][2] = V[3][2];
P[3][3] = V[3][3]+G[3];
if (baro_updated) {
K[0][0] = -(V[2][2]*S[0]+V[2][3]*S[0]+V[3][2]*S[0]+V[3][3]*S[0]+G[2]*S[0]+G[3]*S[0]+S[0]*S[1])/(V[0][0]*G[2]+V[0][0]*G[3]+V[2][2]*G[0]+V[2][3]*G[0]+V[3][2]*G[0]+V[3][3]*G[0]+V[0][0]*S[1]+V[2][2]*S[0]+V[2][3]*S[0]+V[3][2]*S[0]+V[3][3]*S[0]+V[0][0]*V[2][2]-V[0][2]*V[2][0]+V[0][0]*V[2][3]+V[0][0]*V[3][2]-V[0][2]*V[3][0]-V[2][0]*V[0][3]+V[0][0]*V[3][3]-V[0][3]*V[3][0]+G[0]*G[2]+G[0]*G[3]+G[0]*S[1]+G[2]*S[0]+G[3]*S[0]+S[0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[2][1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[3][1]-(dT*dT)*V[2][1]*V[1][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][3]-(dT*dT)*V[1][3]*V[3][1]+dT*V[0][1]*G[2]+dT*V[1][0]*G[2]+dT*V[0][1]*G[3]+dT*V[1][0]*G[3]+dT*V[0][1]*S[1]+dT*V[1][0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*G[2]+(dT*dT)*V[1][1]*G[3]+(dT*dT)*V[1][1]*S[1]+dT*V[0][1]*V[2][2]+dT*V[1][0]*V[2][2]-dT*V[0][2]*V[2][1]-dT*V[2][0]*V[1][2]+dT*V[0][1]*V[2][3]+dT*V[0][1]*V[3][2]+dT*V[1][0]*V[2][3]+dT*V[1][0]*V[3][2]-dT*V[0][2]*V[3][1]-dT*V[2][0]*V[1][3]-dT*V[0][3]*V[2][1]-dT*V[1][2]*V[3][0]+dT*V[0][1]*V[3][3]+dT*V[1][0]*V[3][3]-dT*V[0][3]*V[3][1]-dT*V[3][0]*V[1][3])+1.0f;
K[0][1] = ((V[0][2]+V[0][3])*S[0]+dT*(V[1][2]+V[1][3])*S[0])/(V[0][0]*G[2]+V[0][0]*G[3]+V[2][2]*G[0]+V[2][3]*G[0]+V[3][2]*G[0]+V[3][3]*G[0]+V[0][0]*S[1]+V[2][2]*S[0]+V[2][3]*S[0]+V[3][2]*S[0]+V[3][3]*S[0]+V[0][0]*V[2][2]-V[0][2]*V[2][0]+V[0][0]*V[2][3]+V[0][0]*V[3][2]-V[0][2]*V[3][0]-V[2][0]*V[0][3]+V[0][0]*V[3][3]-V[0][3]*V[3][0]+G[0]*G[2]+G[0]*G[3]+G[0]*S[1]+G[2]*S[0]+G[3]*S[0]+S[0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[2][1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[3][1]-(dT*dT)*V[2][1]*V[1][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][3]-(dT*dT)*V[1][3]*V[3][1]+dT*V[0][1]*G[2]+dT*V[1][0]*G[2]+dT*V[0][1]*G[3]+dT*V[1][0]*G[3]+dT*V[0][1]*S[1]+dT*V[1][0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*G[2]+(dT*dT)*V[1][1]*G[3]+(dT*dT)*V[1][1]*S[1]+dT*V[0][1]*V[2][2]+dT*V[1][0]*V[2][2]-dT*V[0][2]*V[2][1]-dT*V[2][0]*V[1][2]+dT*V[0][1]*V[2][3]+dT*V[0][1]*V[3][2]+dT*V[1][0]*V[2][3]+dT*V[1][0]*V[3][2]-dT*V[0][2]*V[3][1]-dT*V[2][0]*V[1][3]-dT*V[0][3]*V[2][1]-dT*V[1][2]*V[3][0]+dT*V[0][1]*V[3][3]+dT*V[1][0]*V[3][3]-dT*V[0][3]*V[3][1]-dT*V[3][0]*V[1][3]);
K[1][0] = (V[1][0]*G[2]+V[1][0]*G[3]+V[1][0]*S[1]+V[1][0]*V[2][2]-V[2][0]*V[1][2]+V[1][0]*V[2][3]+V[1][0]*V[3][2]-V[2][0]*V[1][3]-V[1][2]*V[3][0]+V[1][0]*V[3][3]-V[3][0]*V[1][3]+(dT*dT)*V[2][1]*V[3][2]-(dT*dT)*V[2][2]*V[3][1]+(dT*dT)*V[2][1]*V[3][3]-(dT*dT)*V[3][1]*V[2][3]+dT*V[1][1]*G[2]+dT*V[2][0]*G[2]+dT*V[1][1]*G[3]+dT*V[2][0]*G[3]+dT*V[1][1]*S[1]+dT*V[2][0]*S[1]+(dT*dT)*V[2][1]*G[2]+(dT*dT)*V[2][1]*G[3]+(dT*dT)*V[2][1]*S[1]+dT*V[1][1]*V[2][2]-dT*V[1][2]*V[2][1]+dT*V[1][1]*V[2][3]+dT*V[1][1]*V[3][2]+dT*V[2][0]*V[3][2]-dT*V[1][2]*V[3][1]-dT*V[2][1]*V[1][3]-dT*V[3][0]*V[2][2]+dT*V[1][1]*V[3][3]+dT*V[2][0]*V[3][3]-dT*V[3][0]*V[2][3]-dT*V[1][3]*V[3][1])/(V[0][0]*G[2]+V[0][0]*G[3]+V[2][2]*G[0]+V[2][3]*G[0]+V[3][2]*G[0]+V[3][3]*G[0]+V[0][0]*S[1]+V[2][2]*S[0]+V[2][3]*S[0]+V[3][2]*S[0]+V[3][3]*S[0]+V[0][0]*V[2][2]-V[0][2]*V[2][0]+V[0][0]*V[2][3]+V[0][0]*V[3][2]-V[0][2]*V[3][0]-V[2][0]*V[0][3]+V[0][0]*V[3][3]-V[0][3]*V[3][0]+G[0]*G[2]+G[0]*G[3]+G[0]*S[1]+G[2]*S[0]+G[3]*S[0]+S[0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[2][1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[3][1]-(dT*dT)*V[2][1]*V[1][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][3]-(dT*dT)*V[1][3]*V[3][1]+dT*V[0][1]*G[2]+dT*V[1][0]*G[2]+dT*V[0][1]*G[3]+dT*V[1][0]*G[3]+dT*V[0][1]*S[1]+dT*V[1][0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*G[2]+(dT*dT)*V[1][1]*G[3]+(dT*dT)*V[1][1]*S[1]+dT*V[0][1]*V[2][2]+dT*V[1][0]*V[2][2]-dT*V[0][2]*V[2][1]-dT*V[2][0]*V[1][2]+dT*V[0][1]*V[2][3]+dT*V[0][1]*V[3][2]+dT*V[1][0]*V[2][3]+dT*V[1][0]*V[3][2]-dT*V[0][2]*V[3][1]-dT*V[2][0]*V[1][3]-dT*V[0][3]*V[2][1]-dT*V[1][2]*V[3][0]+dT*V[0][1]*V[3][3]+dT*V[1][0]*V[3][3]-dT*V[0][3]*V[3][1]-dT*V[3][0]*V[1][3]);
K[1][1] = (V[1][2]*G[0]+V[1][3]*G[0]+V[1][2]*S[0]+V[1][3]*S[0]+V[0][0]*V[1][2]-V[1][0]*V[0][2]+V[0][0]*V[1][3]-V[1][0]*V[0][3]+(dT*dT)*V[0][1]*V[2][2]+(dT*dT)*V[1][0]*V[2][2]-(dT*dT)*V[0][2]*V[2][1]-(dT*dT)*V[2][0]*V[1][2]+(dT*dT)*V[0][1]*V[2][3]+(dT*dT)*V[1][0]*V[2][3]-(dT*dT)*V[2][0]*V[1][3]-(dT*dT)*V[0][3]*V[2][1]+(dT*dT*dT)*V[1][1]*V[2][2]-(dT*dT*dT)*V[1][2]*V[2][1]+(dT*dT*dT)*V[1][1]*V[2][3]-(dT*dT*dT)*V[2][1]*V[1][3]+dT*V[2][2]*G[0]+dT*V[2][3]*G[0]+dT*V[2][2]*S[0]+dT*V[2][3]*S[0]+dT*V[0][0]*V[2][2]+dT*V[0][1]*V[1][2]-dT*V[0][2]*V[1][1]-dT*V[0][2]*V[2][0]+dT*V[0][0]*V[2][3]+dT*V[0][1]*V[1][3]-dT*V[1][1]*V[0][3]-dT*V[2][0]*V[0][3])/(V[0][0]*G[2]+V[0][0]*G[3]+V[2][2]*G[0]+V[2][3]*G[0]+V[3][2]*G[0]+V[3][3]*G[0]+V[0][0]*S[1]+V[2][2]*S[0]+V[2][3]*S[0]+V[3][2]*S[0]+V[3][3]*S[0]+V[0][0]*V[2][2]-V[0][2]*V[2][0]+V[0][0]*V[2][3]+V[0][0]*V[3][2]-V[0][2]*V[3][0]-V[2][0]*V[0][3]+V[0][0]*V[3][3]-V[0][3]*V[3][0]+G[0]*G[2]+G[0]*G[3]+G[0]*S[1]+G[2]*S[0]+G[3]*S[0]+S[0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[2][1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[3][1]-(dT*dT)*V[2][1]*V[1][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][3]-(dT*dT)*V[1][3]*V[3][1]+dT*V[0][1]*G[2]+dT*V[1][0]*G[2]+dT*V[0][1]*G[3]+dT*V[1][0]*G[3]+dT*V[0][1]*S[1]+dT*V[1][0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*G[2]+(dT*dT)*V[1][1]*G[3]+(dT*dT)*V[1][1]*S[1]+dT*V[0][1]*V[2][2]+dT*V[1][0]*V[2][2]-dT*V[0][2]*V[2][1]-dT*V[2][0]*V[1][2]+dT*V[0][1]*V[2][3]+dT*V[0][1]*V[3][2]+dT*V[1][0]*V[2][3]+dT*V[1][0]*V[3][2]-dT*V[0][2]*V[3][1]-dT*V[2][0]*V[1][3]-dT*V[0][3]*V[2][1]-dT*V[1][2]*V[3][0]+dT*V[0][1]*V[3][3]+dT*V[1][0]*V[3][3]-dT*V[0][3]*V[3][1]-dT*V[3][0]*V[1][3]);
K[2][0] = (V[2][0]*G[3]-V[3][0]*G[2]+V[2][0]*S[1]+V[2][0]*V[3][2]-V[3][0]*V[2][2]+V[2][0]*V[3][3]-V[3][0]*V[2][3]+dT*V[2][1]*G[3]-dT*V[3][1]*G[2]+dT*V[2][1]*S[1]+dT*V[2][1]*V[3][2]-dT*V[2][2]*V[3][1]+dT*V[2][1]*V[3][3]-dT*V[3][1]*V[2][3])/(V[0][0]*G[2]+V[0][0]*G[3]+V[2][2]*G[0]+V[2][3]*G[0]+V[3][2]*G[0]+V[3][3]*G[0]+V[0][0]*S[1]+V[2][2]*S[0]+V[2][3]*S[0]+V[3][2]*S[0]+V[3][3]*S[0]+V[0][0]*V[2][2]-V[0][2]*V[2][0]+V[0][0]*V[2][3]+V[0][0]*V[3][2]-V[0][2]*V[3][0]-V[2][0]*V[0][3]+V[0][0]*V[3][3]-V[0][3]*V[3][0]+G[0]*G[2]+G[0]*G[3]+G[0]*S[1]+G[2]*S[0]+G[3]*S[0]+S[0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[2][1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[3][1]-(dT*dT)*V[2][1]*V[1][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][3]-(dT*dT)*V[1][3]*V[3][1]+dT*V[0][1]*G[2]+dT*V[1][0]*G[2]+dT*V[0][1]*G[3]+dT*V[1][0]*G[3]+dT*V[0][1]*S[1]+dT*V[1][0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*G[2]+(dT*dT)*V[1][1]*G[3]+(dT*dT)*V[1][1]*S[1]+dT*V[0][1]*V[2][2]+dT*V[1][0]*V[2][2]-dT*V[0][2]*V[2][1]-dT*V[2][0]*V[1][2]+dT*V[0][1]*V[2][3]+dT*V[0][1]*V[3][2]+dT*V[1][0]*V[2][3]+dT*V[1][0]*V[3][2]-dT*V[0][2]*V[3][1]-dT*V[2][0]*V[1][3]-dT*V[0][3]*V[2][1]-dT*V[1][2]*V[3][0]+dT*V[0][1]*V[3][3]+dT*V[1][0]*V[3][3]-dT*V[0][3]*V[3][1]-dT*V[3][0]*V[1][3]);
K[2][1] = (V[0][0]*G[2]+V[2][2]*G[0]+V[2][3]*G[0]+V[2][2]*S[0]+V[2][3]*S[0]+V[0][0]*V[2][2]-V[0][2]*V[2][0]+V[0][0]*V[2][3]-V[2][0]*V[0][3]+G[0]*G[2]+G[2]*S[0]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[2][1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][3]-(dT*dT)*V[2][1]*V[1][3]+dT*V[0][1]*G[2]+dT*V[1][0]*G[2]+(dT*dT)*V[1][1]*G[2]+dT*V[0][1]*V[2][2]+dT*V[1][0]*V[2][2]-dT*V[0][2]*V[2][1]-dT*V[2][0]*V[1][2]+dT*V[0][1]*V[2][3]+dT*V[1][0]*V[2][3]-dT*V[2][0]*V[1][3]-dT*V[0][3]*V[2][1])/(V[0][0]*G[2]+V[0][0]*G[3]+V[2][2]*G[0]+V[2][3]*G[0]+V[3][2]*G[0]+V[3][3]*G[0]+V[0][0]*S[1]+V[2][2]*S[0]+V[2][3]*S[0]+V[3][2]*S[0]+V[3][3]*S[0]+V[0][0]*V[2][2]-V[0][2]*V[2][0]+V[0][0]*V[2][3]+V[0][0]*V[3][2]-V[0][2]*V[3][0]-V[2][0]*V[0][3]+V[0][0]*V[3][3]-V[0][3]*V[3][0]+G[0]*G[2]+G[0]*G[3]+G[0]*S[1]+G[2]*S[0]+G[3]*S[0]+S[0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[2][1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[3][1]-(dT*dT)*V[2][1]*V[1][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][3]-(dT*dT)*V[1][3]*V[3][1]+dT*V[0][1]*G[2]+dT*V[1][0]*G[2]+dT*V[0][1]*G[3]+dT*V[1][0]*G[3]+dT*V[0][1]*S[1]+dT*V[1][0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*G[2]+(dT*dT)*V[1][1]*G[3]+(dT*dT)*V[1][1]*S[1]+dT*V[0][1]*V[2][2]+dT*V[1][0]*V[2][2]-dT*V[0][2]*V[2][1]-dT*V[2][0]*V[1][2]+dT*V[0][1]*V[2][3]+dT*V[0][1]*V[3][2]+dT*V[1][0]*V[2][3]+dT*V[1][0]*V[3][2]-dT*V[0][2]*V[3][1]-dT*V[2][0]*V[1][3]-dT*V[0][3]*V[2][1]-dT*V[1][2]*V[3][0]+dT*V[0][1]*V[3][3]+dT*V[1][0]*V[3][3]-dT*V[0][3]*V[3][1]-dT*V[3][0]*V[1][3]);
K[3][0] = (-V[2][0]*G[3]+V[3][0]*G[2]+V[3][0]*S[1]-V[2][0]*V[3][2]+V[3][0]*V[2][2]-V[2][0]*V[3][3]+V[3][0]*V[2][3]-dT*V[2][1]*G[3]+dT*V[3][1]*G[2]+dT*V[3][1]*S[1]-dT*V[2][1]*V[3][2]+dT*V[2][2]*V[3][1]-dT*V[2][1]*V[3][3]+dT*V[3][1]*V[2][3])/(V[0][0]*G[2]+V[0][0]*G[3]+V[2][2]*G[0]+V[2][3]*G[0]+V[3][2]*G[0]+V[3][3]*G[0]+V[0][0]*S[1]+V[2][2]*S[0]+V[2][3]*S[0]+V[3][2]*S[0]+V[3][3]*S[0]+V[0][0]*V[2][2]-V[0][2]*V[2][0]+V[0][0]*V[2][3]+V[0][0]*V[3][2]-V[0][2]*V[3][0]-V[2][0]*V[0][3]+V[0][0]*V[3][3]-V[0][3]*V[3][0]+G[0]*G[2]+G[0]*G[3]+G[0]*S[1]+G[2]*S[0]+G[3]*S[0]+S[0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[2][1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[3][1]-(dT*dT)*V[2][1]*V[1][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][3]-(dT*dT)*V[1][3]*V[3][1]+dT*V[0][1]*G[2]+dT*V[1][0]*G[2]+dT*V[0][1]*G[3]+dT*V[1][0]*G[3]+dT*V[0][1]*S[1]+dT*V[1][0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*G[2]+(dT*dT)*V[1][1]*G[3]+(dT*dT)*V[1][1]*S[1]+dT*V[0][1]*V[2][2]+dT*V[1][0]*V[2][2]-dT*V[0][2]*V[2][1]-dT*V[2][0]*V[1][2]+dT*V[0][1]*V[2][3]+dT*V[0][1]*V[3][2]+dT*V[1][0]*V[2][3]+dT*V[1][0]*V[3][2]-dT*V[0][2]*V[3][1]-dT*V[2][0]*V[1][3]-dT*V[0][3]*V[2][1]-dT*V[1][2]*V[3][0]+dT*V[0][1]*V[3][3]+dT*V[1][0]*V[3][3]-dT*V[0][3]*V[3][1]-dT*V[3][0]*V[1][3]);
K[3][1] = (V[0][0]*G[3]+V[3][2]*G[0]+V[3][3]*G[0]+V[3][2]*S[0]+V[3][3]*S[0]+V[0][0]*V[3][2]-V[0][2]*V[3][0]+V[0][0]*V[3][3]-V[0][3]*V[3][0]+G[0]*G[3]+G[3]*S[0]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[3][1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][3]-(dT*dT)*V[1][3]*V[3][1]+dT*V[0][1]*G[3]+dT*V[1][0]*G[3]+(dT*dT)*V[1][1]*G[3]+dT*V[0][1]*V[3][2]+dT*V[1][0]*V[3][2]-dT*V[0][2]*V[3][1]-dT*V[1][2]*V[3][0]+dT*V[0][1]*V[3][3]+dT*V[1][0]*V[3][3]-dT*V[0][3]*V[3][1]-dT*V[3][0]*V[1][3])/(V[0][0]*G[2]+V[0][0]*G[3]+V[2][2]*G[0]+V[2][3]*G[0]+V[3][2]*G[0]+V[3][3]*G[0]+V[0][0]*S[1]+V[2][2]*S[0]+V[2][3]*S[0]+V[3][2]*S[0]+V[3][3]*S[0]+V[0][0]*V[2][2]-V[0][2]*V[2][0]+V[0][0]*V[2][3]+V[0][0]*V[3][2]-V[0][2]*V[3][0]-V[2][0]*V[0][3]+V[0][0]*V[3][3]-V[0][3]*V[3][0]+G[0]*G[2]+G[0]*G[3]+G[0]*S[1]+G[2]*S[0]+G[3]*S[0]+S[0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[2][1]+(dT*dT)*V[1][1]*V[2][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][2]-(dT*dT)*V[1][2]*V[3][1]-(dT*dT)*V[2][1]*V[1][3]+(dT*dT)*V[1][1]*V[3][3]-(dT*dT)*V[1][3]*V[3][1]+dT*V[0][1]*G[2]+dT*V[1][0]*G[2]+dT*V[0][1]*G[3]+dT*V[1][0]*G[3]+dT*V[0][1]*S[1]+dT*V[1][0]*S[1]+(dT*dT)*V[1][1]*G[2]+(dT*dT)*V[1][1]*G[3]+(dT*dT)*V[1][1]*S[1]+dT*V[0][1]*V[2][2]+dT*V[1][0]*V[2][2]-dT*V[0][2]*V[2][1]-dT*V[2][0]*V[1][2]+dT*V[0][1]*V[2][3]+dT*V[0][1]*V[3][2]+dT*V[1][0]*V[2][3]+dT*V[1][0]*V[3][2]-dT*V[0][2]*V[3][1]-dT*V[2][0]*V[1][3]-dT*V[0][3]*V[2][1]-dT*V[1][2]*V[3][0]+dT*V[0][1]*V[3][3]+dT*V[1][0]*V[3][3]-dT*V[0][3]*V[3][1]-dT*V[3][0]*V[1][3]);
z_new[0] = -K[0][0]*(dT*z[1]-x[0]+z[0])+dT*z[1]-K[0][1]*(-x[1]+z[2]+z[3])+z[0];
z_new[1] = -K[1][0]*(dT*z[1]-x[0]+z[0])+dT*z[2]-K[1][1]*(-x[1]+z[2]+z[3])+z[1];
z_new[2] = -K[2][0]*(dT*z[1]-x[0]+z[0])-K[2][1]*(-x[1]+z[2]+z[3])+z[2];
z_new[3] = -K[3][0]*(dT*z[1]-x[0]+z[0])-K[3][1]*(-x[1]+z[2]+z[3])+z[3];
memcpy(z, z_new, sizeof(z_new));
V[0][0] = -K[0][1]*P[2][0]-K[0][1]*P[3][0]-P[0][0]*(K[0][0]-1.0f);
V[0][1] = -K[0][1]*P[2][1]-K[0][1]*P[3][2]-P[0][1]*(K[0][0]-1.0f);
V[0][2] = -K[0][1]*P[2][2]-K[0][1]*P[3][2]-P[0][2]*(K[0][0]-1.0f);
V[0][3] = -K[0][1]*P[2][3]-K[0][1]*P[3][3]-P[0][3]*(K[0][0]-1.0f);
V[1][0] = P[1][0]-K[1][0]*P[0][0]-K[1][1]*P[2][0]-K[1][1]*P[3][0];
V[1][1] = P[1][1]-K[1][0]*P[0][1]-K[1][1]*P[2][1]-K[1][1]*P[3][2];
V[1][2] = P[1][2]-K[1][0]*P[0][2]-K[1][1]*P[2][2]-K[1][1]*P[3][2];
V[1][3] = P[1][3]-K[1][0]*P[0][3]-K[1][1]*P[2][3]-K[1][1]*P[3][3];
V[2][0] = -K[2][0]*P[0][0]-K[2][1]*P[3][0]-P[2][0]*(K[2][1]-1.0f);
V[2][1] = -K[2][0]*P[0][1]-K[2][1]*P[3][2]-P[2][1]*(K[2][1]-1.0f);
V[2][2] = -K[2][0]*P[0][2]-K[2][1]*P[3][2]-P[2][2]*(K[2][1]-1.0f);
V[2][3] = -K[2][0]*P[0][3]-K[2][1]*P[3][3]-P[2][3]*(K[2][1]-1.0f);
V[3][0] = -K[3][0]*P[0][0]-K[3][1]*P[2][0]-P[3][0]*(K[3][1]-1.0f);
V[3][1] = -K[3][0]*P[0][1]-K[3][1]*P[2][1]-P[3][2]*(K[3][1]-1.0f);
V[3][2] = -K[3][0]*P[0][2]-K[3][1]*P[2][2]-P[3][2]*(K[3][1]-1.0f);
V[3][3] = -K[3][0]*P[0][3]-K[3][1]*P[2][3]-P[3][3]*(K[3][1]-1.0f);
baro_updated = false;
} else {
K[0][0] = (V[0][2]+V[0][3]+dT*V[1][2]+dT*V[1][3])/(V[2][2]+V[2][3]+V[3][2]+V[3][3]+G[2]+G[3]+S[1]);
K[1][0] = (V[1][2]+V[1][3]+dT*V[2][2]+dT*V[2][3])/(V[2][2]+V[2][3]+V[3][2]+V[3][3]+G[2]+G[3]+S[1]);
K[2][0] = (V[2][2]+V[2][3]+G[2])/(V[2][2]+V[2][3]+V[3][2]+V[3][3]+G[2]+G[3]+S[1]);
K[3][0] = (V[3][2]+V[3][3]+G[3])/(V[2][2]+V[2][3]+V[3][2]+V[3][3]+G[2]+G[3]+S[1]);
z_new[0] = dT*z[1]-K[0][0]*(-x[1]+z[2]+z[3])+z[0];
z_new[1] = dT*z[2]-K[1][0]*(-x[1]+z[2]+z[3])+z[1];
z_new[2] = -K[2][0]*(-x[1]+z[2]+z[3])+z[2];
z_new[3] = -K[3][0]*(-x[1]+z[2]+z[3])+z[3];
memcpy(z, z_new, sizeof(z_new));
V[0][0] = P[0][0]-K[0][0]*P[2][0]-K[0][0]*P[3][0];
V[0][1] = P[0][1]-K[0][0]*P[2][1]-K[0][0]*P[3][2];
V[0][2] = P[0][2]-K[0][0]*P[2][2]-K[0][0]*P[3][2];
V[0][3] = P[0][3]-K[0][0]*P[2][3]-K[0][0]*P[3][3];
V[1][0] = P[1][0]-K[1][0]*P[2][0]-K[1][0]*P[3][0];
V[1][1] = P[1][1]-K[1][0]*P[2][1]-K[1][0]*P[3][2];
V[1][2] = P[1][2]-K[1][0]*P[2][2]-K[1][0]*P[3][2];
V[1][3] = P[1][3]-K[1][0]*P[2][3]-K[1][0]*P[3][3];
V[2][0] = -K[2][0]*P[3][0]-P[2][0]*(K[2][0]-1.0f);
V[2][1] = -K[2][0]*P[3][2]-P[2][1]*(K[2][0]-1.0f);
V[2][2] = -K[2][0]*P[3][2]-P[2][2]*(K[2][0]-1.0f);
V[2][3] = -K[2][0]*P[3][3]-P[2][3]*(K[2][0]-1.0f);
V[3][0] = -K[3][0]*P[2][0]-P[3][0]*(K[3][0]-1.0f);
V[3][1] = -K[3][0]*P[2][1]-P[3][2]*(K[3][0]-1.0f);
V[3][2] = -K[3][0]*P[2][2]-P[3][2]*(K[3][0]-1.0f);
V[3][3] = -K[3][0]*P[2][3]-P[3][3]*(K[3][0]-1.0f);
}
AltHoldSmoothedData altHold;
AltHoldSmoothedGet(&altHold);
altHold.Altitude = z[0];
altHold.Velocity = z[1];
altHold.Accel = z[2];
AltHoldSmoothedSet(&altHold);
AltHoldSmoothedGet(&altHold);
// Verify that we are in altitude hold mode
FlightStatusData flightStatus;
FlightStatusGet(&flightStatus);
if(flightStatus.FlightMode != FLIGHTSTATUS_FLIGHTMODE_ALTITUDEHOLD) {
running = false;
}
if (!running)
continue;
// Compute the altitude error
error = (starting_altitude + altitudeHoldDesired.Altitude) - altHold.Altitude;
// Compute integral off altitude error
throttleIntegral += error * altitudeHoldSettings.Ki * dT;
// Only update stabilizationDesired less frequently
if((thisTime - lastUpdateTime) < 20)
continue;
lastUpdateTime = thisTime;
// Instead of explicit limit on integral you output limit feedback
StabilizationDesiredGet(&stabilizationDesired);
stabilizationDesired.Throttle = error * altitudeHoldSettings.Kp + throttleIntegral -
altHold.Velocity * altitudeHoldSettings.Kd - altHold.Accel * altitudeHoldSettings.Ka;
if(stabilizationDesired.Throttle > 1) {
throttleIntegral -= (stabilizationDesired.Throttle - 1);
stabilizationDesired.Throttle = 1;
}
else if (stabilizationDesired.Throttle < 0) {
throttleIntegral -= stabilizationDesired.Throttle;
stabilizationDesired.Throttle = 0;
}
stabilizationDesired.StabilizationMode[STABILIZATIONDESIRED_STABILIZATIONMODE_ROLL] = STABILIZATIONDESIRED_STABILIZATIONMODE_ATTITUDE;
stabilizationDesired.StabilizationMode[STABILIZATIONDESIRED_STABILIZATIONMODE_PITCH] = STABILIZATIONDESIRED_STABILIZATIONMODE_ATTITUDE;
stabilizationDesired.StabilizationMode[STABILIZATIONDESIRED_STABILIZATIONMODE_YAW] = STABILIZATIONDESIRED_STABILIZATIONMODE_AXISLOCK;
stabilizationDesired.Roll = altitudeHoldDesired.Roll;
stabilizationDesired.Pitch = altitudeHoldDesired.Pitch;
stabilizationDesired.Yaw = altitudeHoldDesired.Yaw;
StabilizationDesiredSet(&stabilizationDesired);
} else if (ev.obj == AltitudeHoldDesiredHandle()) {
AltitudeHoldDesiredGet(&altitudeHoldDesired);
}
}
}
static void SettingsUpdatedCb(UAVObjEvent * ev)
{
AltitudeHoldSettingsGet(&altitudeHoldSettings);
}
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