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Rev Author Line No. Line
1910 - 1
#include <stdlib.h>
2
#include <avr/io.h>
3
#include "eeprom.h"
4
#include "flight.h"
5
#include "output.h"
6
 
7
// Necessary for external control and motor test
8
#include "uart0.h"
9
#include "timer2.h"
2103 - 10
#include "analog.h"
1910 - 11
#include "attitude.h"
12
#include "controlMixer.h"
2104 - 13
#include "configuration.h"
1910 - 14
 
15
#define CHECK_MIN_MAX(value, min, max) {if(value < min) value = min; else if(value > max) value = max;}
16
 
17
/*
2099 - 18
 * target-directions integrals.
1910 - 19
 */
2099 - 20
int32_t target[3];
1910 - 21
 
2099 - 22
/*
23
 * Error integrals.
24
 */
25
int32_t error[3];
1910 - 26
 
2099 - 27
uint8_t reverse[3];
2104 - 28
int32_t maxError[3];
2099 - 29
int32_t IPart[3] = { 0, 0, 0 };
2104 - 30
PID_t airspeedPID[3];
1910 - 31
 
2104 - 32
int16_t controlServos[NUM_CONTROL_SERVOS];
1910 - 33
 
34
/************************************************************************/
35
/*  Neutral Readings                                                    */
36
/************************************************************************/
37
#define CONTROL_CONFIG_SCALE 10
38
 
2099 - 39
void flight_setGround(void) {
2102 - 40
        IPart[PITCH] = IPart[ROLL] = IPart[YAW] = 0;
41
        target[PITCH] = attitude[PITCH];
42
        target[ROLL] = attitude[ROLL];
43
        target[YAW] = attitude[YAW];
1910 - 44
}
45
 
2104 - 46
void flight_updateFlightParametersToFlightMode(void) {
47
        debugOut.analog[16] = currentFlightMode;
2119 - 48
        reverse[PITCH] = staticParams.servosReverse & CONTROL_SERVO_REVERSE_ELEVATOR;
49
        reverse[ROLL] = staticParams.servosReverse & CONTROL_SERVO_REVERSE_AILERONS;
50
        reverse[YAW] = staticParams.servosReverse & CONTROL_SERVO_REVERSE_RUDDER;
1910 - 51
 
2104 - 52
        // At a switch to angles, we want to kill errors first.
53
        // This should be triggered only once per mode change!
54
        if (currentFlightMode == FLIGHT_MODE_ANGLES) {
55
                target[PITCH] = attitude[PITCH];
56
                target[ROLL] = attitude[ROLL];
57
                target[YAW] = attitude[YAW];
58
        }
1910 - 59
 
2104 - 60
        for (uint8_t axis=0; axis<3; axis++) {
61
                maxError[axis] = (int32_t)staticParams.gyroPID[axis].iMax * GYRO_DEG_FACTOR;
62
        }
63
}
2102 - 64
 
2104 - 65
// Normal at airspeed = 10.
66
uint8_t calcAirspeedPID(uint8_t pid) {
2119 - 67
        if (!(staticParams.bitConfig & CFG_USE_AIRSPEED_PID)) {
2104 - 68
                return pid;
2102 - 69
        }
2104 - 70
 
2106 - 71
        uint16_t result = (pid * 10) / airspeedVelocity;
2104 - 72
 
2106 - 73
        if (result > 240 || airspeedVelocity == 0) {
2104 - 74
                result = 240;
75
        }
76
 
77
        return result;
1910 - 78
}
79
 
2104 - 80
void setAirspeedPIDs(void) {
81
        for (uint8_t axis = 0; axis<3; axis++) {
82
                airspeedPID[axis].P = calcAirspeedPID(dynamicParams.gyroPID[axis].P);
83
                airspeedPID[axis].I = calcAirspeedPID(dynamicParams.gyroPID[axis].I); // Should this be???
84
                airspeedPID[axis].D = dynamicParams.gyroPID[axis].D;
85
        }
86
}
87
 
2119 - 88
#define LOG_STICK_SCALE 8
89
#define LOG_P_SCALE 6
90
#define LOG_I_SCALE 10
91
#define LOG_D_SCALE 6
92
 
1910 - 93
/************************************************************************/
94
/*  Main Flight Control                                                 */
95
/************************************************************************/
96
void flight_control(void) {
2102 - 97
        // Mixer Fractions that are combined for Motor Control
2103 - 98
        int16_t term[4];
2099 - 99
 
2102 - 100
        // PID controller variables
101
        int16_t PDPart[3];
1910 - 102
 
2102 - 103
        static int8_t debugDataTimer = 1;
1910 - 104
 
2102 - 105
        // High resolution motor values for smoothing of PID motor outputs
106
        // static int16_t outputFilters[MAX_OUTPUTS];
1910 - 107
 
2102 - 108
        uint8_t axis;
1910 - 109
 
2104 - 110
        setAirspeedPIDs();
111
 
2103 - 112
        term[CONTROL_THROTTLE] = controls[CONTROL_THROTTLE];
1910 - 113
 
2102 - 114
        // These params are just left the same in all modes. In MANUAL and RATE the results are ignored anyway.
2122 - 115
        int32_t tmp;
1910 - 116
 
2122 - 117
        tmp = ((int32_t)controls[CONTROL_ELEVATOR] * staticParams.stickIElevator) >> LOG_STICK_SCALE;
2126 - 118
        if (reverse[PITCH]) target[PITCH] += tmp; else target[PITCH] -= tmp;
2122 - 119
 
120
        tmp = ((int32_t)controls[CONTROL_AILERONS] * staticParams.stickIAilerons) >> LOG_STICK_SCALE;
2126 - 121
        if (reverse[ROLL]) target[ROLL] += tmp; else target[ROLL] -= tmp;
2122 - 122
 
123
        tmp = ((int32_t)controls[CONTROL_RUDDER] * staticParams.stickIRudder) >> LOG_STICK_SCALE;
2126 - 124
        if (reverse[YAW]) target[YAW] += tmp; else target[YAW] -= tmp;
2122 - 125
 
2102 - 126
        for (axis = PITCH; axis <= YAW; axis++) {
127
                if (target[axis] > OVER180) {
128
                        target[axis] -= OVER360;
2103 - 129
                } else if (target[axis] <= -OVER180) {
2104 - 130
                        target[axis] += OVER360;
2102 - 131
                }
1910 - 132
 
2131 - 133
        error[axis] = attitude[axis] - target[axis];
2129 - 134
 
2131 - 135
#define ROTATETARGET 1
136
// #define TRUNCATEERROR 1
137
 
138
#ifdef(ROTATETARGET)
139
                if(abs(error[axis]) > OVER180) {
140
                  // The shortest way from attitude to target crosses -180.
141
                  // Well there are 2 possibilities: A is >0 and T is < 0, that makes E a (too) large positive number. It should be wrapped to negative.
142
                  // Or A is <0 and T is >0, that makes E a (too) large negative number. It should be wrapped to positive.
143
                  if (error[axis] > 0) {
144
                    if (error[axis] < OVER360 - maxError[axis]) {
145
                      // too much err.
146
                      error[axis] = -maxError[axis];
147
                      target[axis] = attitude[axis] + maxError[axis];
148
                      if (target[axis]) > OVER180) target[axis] -= OVER360;
149
                    } else {
150
                      // Normal case, we just need to correct for the wrap. Error will be negative.
151
                      error[axis] -= OVER360;
152
                    }
153
                  } else {
154
            if (error[axis] > maxError[axis] - OVER360) {
155
              // too much err.
156
              error[axis] = maxError[axis];
157
              target[axis] = attitude[axis] - maxError[axis];
158
              if (target[axis]) < -OVER180) target[axis] += OVER360;
159
            } else {
160
              // Normal case, we just need to correct for the wrap. Error will be negative.
161
              error[axis] += OVER360;
162
            }
163
                  }
164
                } else {
165
                  // Simple case, linear range.
166
                if (error[axis] > maxError[axis]) {
167
                  error[axis] = maxError[axis];
168
                  target[axis] = attitude[axis] - maxError[axis];
169
                } else if (error[axis] < -maxError[axis]) {
170
              error[axis] = -maxError[axis];
171
              target[axis] = attitude[axis] + maxError[axis];
172
            }
2129 - 173
                }
2131 - 174
#endif
175
#ifdef(TUNCATEERROR)
2104 - 176
                if (error[axis] > maxError[axis]) {
2119 - 177
                  error[axis] = maxError[axis];
2104 - 178
                } else if (error[axis] < -maxError[axis]) {
2129 - 179
                  error[axis] = -maxError[axis];
2118 - 180
                } else {
2129 - 181
                        // update I parts here for angles mode. I parts in rate mode is something different.
2102 - 182
                }
2131 - 183
#endif
1910 - 184
 
2129 - 185
                /*
186
                 * This is the beginning of a version that adjusts the target to differ from the attitude
187
                 * by a limited amount. This will eliminate memory over large errors but also knock target angles.
188
                 * Idea: The limit could be calculated from the max. servo deflection divided by I factor...
189
                 *
190
                 */
191
                /*
192
                if(abs(attitude[axis]-target[axis]) > OVER180) {
193
                        if(target[axis] > attitude[axis]) {
194
 
195
                        }
196
                }
197
                */
198
 
2102 - 199
                /************************************************************************/
200
                /* Calculate control feedback from angle (gyro integral)                */
201
                /* and angular velocity (gyro signal)                                   */
202
                /************************************************************************/
2119 - 203
                if (currentFlightMode == FLIGHT_MODE_ANGLES || currentFlightMode == FLIGHT_MODE_RATE) {
2122 - 204
                        PDPart[axis] = +(((int32_t) gyro_PID[axis] * (int32_t) airspeedPID[axis].P) >> LOG_P_SCALE)
2119 - 205
                                + (((int16_t)gyroD[axis] * (int16_t) airspeedPID[axis].D) >> LOG_D_SCALE);
2122 - 206
                        //if (reverse[axis])
207
                        //      PDPart[axis] = -PDPart[axis];
2104 - 208
                } else {
209
                        PDPart[axis] = 0;
210
                }
1910 - 211
 
2104 - 212
                if (currentFlightMode == FLIGHT_MODE_ANGLES) {
2119 - 213
                        int16_t anglePart = (int32_t)(error[axis] * (int32_t) airspeedPID[axis].I) >> LOG_I_SCALE;
2122 - 214
                //      if (reverse[axis])
215
                        PDPart[axis] += anglePart;
216
                //      else
217
                //              PDPart[axis] -= anglePart;
2104 - 218
                }
2118 - 219
 
2102 - 220
                // Add I parts here... these are integrated errors.
2122 - 221
                if (reverse[axis])
222
                  term[axis] = controls[axis] - PDPart[axis]; // + IPart[axis];
223
                else
224
                  term[axis] = controls[axis] + PDPart[axis]; // + IPart[axis];
2102 - 225
        }
1910 - 226
 
2102 - 227
        debugOut.analog[12] = term[PITCH];
228
        debugOut.analog[13] = term[ROLL];
2103 - 229
        debugOut.analog[14] = term[YAW];
230
        debugOut.analog[15] = term[THROTTLE];
2099 - 231
 
2104 - 232
        for (uint8_t i = 0; i < NUM_CONTROL_SERVOS; i++) {
2102 - 233
                int16_t tmp;
234
                if (servoTestActive) {
2119 - 235
                        controlServos[i] = ((int16_t) servoTest[i] - 128) * 8;
2102 - 236
                } else {
237
                        // Follow the normal order of servos: Ailerons, elevator, throttle, rudder.
238
                        switch (i) {
239
                        case 0:
240
                                tmp = term[ROLL];
241
                                break;
242
                        case 1:
243
                                tmp = term[PITCH];
244
                                break;
245
                        case 2:
2103 - 246
                                tmp = term[THROTTLE];
2102 - 247
                                break;
248
                        case 3:
249
                                tmp = term[YAW];
250
                                break;
251
                        default:
252
                                tmp = 0;
253
                        }
254
                        // These are all signed and in the same units as the RC stuff in rc.c.
255
                        controlServos[i] = tmp;
256
                }
257
        }
1910 - 258
 
2103 - 259
        calculateControlServoValues();
1910 - 260
 
2102 - 261
        // +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
262
        // Debugging
263
        // +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
264
        if (!(--debugDataTimer)) {
265
                debugDataTimer = 24; // update debug outputs at 488 / 24 = 20.3 Hz.
2103 - 266
                debugOut.analog[0] = gyro_PID[PITCH]; // in 0.1 deg
267
                debugOut.analog[1] = gyro_PID[ROLL]; // in 0.1 deg
268
                debugOut.analog[2] = gyro_PID[YAW];
1910 - 269
 
2102 - 270
                debugOut.analog[3] = attitude[PITCH] / (GYRO_DEG_FACTOR / 10); // in 0.1 deg
271
                debugOut.analog[4] = attitude[ROLL] / (GYRO_DEG_FACTOR / 10); // in 0.1 deg
272
                debugOut.analog[5] = attitude[YAW] / (GYRO_DEG_FACTOR / 10);
2099 - 273
 
2102 - 274
                debugOut.analog[6] = target[PITCH] / (GYRO_DEG_FACTOR / 10); // in 0.1 deg
275
                debugOut.analog[7] = target[ROLL] / (GYRO_DEG_FACTOR / 10); // in 0.1 deg
276
                debugOut.analog[8] = target[YAW] / (GYRO_DEG_FACTOR / 10);
277
 
278
                debugOut.analog[9] = error[PITCH] / (GYRO_DEG_FACTOR / 10); // in 0.1 deg
279
                debugOut.analog[10] = error[ROLL] / (GYRO_DEG_FACTOR / 10); // in 0.1 deg
280
                debugOut.analog[11] = error[YAW] / (GYRO_DEG_FACTOR / 10);
281
 
282
                debugOut.analog[12] = term[PITCH];
283
                debugOut.analog[13] = term[ROLL];
284
                debugOut.analog[14] = term[YAW];
285
 
286
                //DebugOut.Analog[18] = (10 * controlIntegrals[CONTROL_ELEVATOR]) / GYRO_DEG_FACTOR_PITCHROLL; // in 0.1 deg
287
                //DebugOut.Analog[19] = (10 * controlIntegrals[CONTROL_AILERONS]) / GYRO_DEG_FACTOR_PITCHROLL; // in 0.1 deg
288
                //debugOut.analog[22] = (10 * IPart[PITCH]) / GYRO_DEG_FACTOR; // in 0.1 deg
289
                //debugOut.analog[23] = (10 * IPart[ROLL]) / GYRO_DEG_FACTOR; // in 0.1 deg
290
        }
1910 - 291
}