def fase1(trajCoM1, ind, trajPB1, theta, vecGanho): begin = time.time() #global hpi, L1, L2, L3, L4, L5, height, MDH, hEdo glob = GlobalVariables() hEdo = glob.getHEDO() L1 = glob.getL1() #L2 = glob.getL2() #L3 = glob.getL3() #L4 = glob.getL4() #L5 = glob.getL5() height = glob.getHeight() MDH = glob.getMDH() hpi = 0.7 * mt.pi hOrg = np.array([[1], [0], [0], [0], [0], [0], [0], [0]]) #posição da base dt = hEdo #cacular posição atual do´pé n = np.array([0, 1, 0]) # n é o vetor diretor do quaternio thetab = hpi #parametro da função de caminhada que é igual a pi/2 realRb = np.array([np.cos(thetab / 2)]) rb = np.concatenate((realRb, np.sin(thetab / 2) * n), axis=0).reshape( (4, 1)) pb = np.array([[0], [0], [-L1], [-height]]) #base B para a base O6 (B é a perna em movimento) hB_O6 = transformacao(pb, rb) hP = dualQuatMult(hOrg, hB_O6) #dt é o tempo da solução da equação Edo e, ao mesmo tempo, o passo T = np.size(trajCoM1, 0) #o tamanho de trajCoM = ind #T = 100; #tempo = (T-1)*dt #o tempo é o produto da quantidade de iterações necessárias para calcular a trajetória do CoM tempo = (T - 1) * dt #pelo tamanho do intervalo de tempo(passo) #t = 1:1:T; #matrizes e vetores auxiliares Mhd = np.zeros((8, T)) Mha = np.zeros((8, T)) Mdhd = np.zeros((8, T)) Mtheta = np.zeros((6, T)) mhd = np.zeros((8, 1)) mdhd = np.zeros((8, 1)) mhd2 = np.zeros((8, 1)) mdhd2 = np.zeros((8, 1)) Mhd2 = np.zeros((8, T)) Mha2 = np.zeros((8, T)) Mdhd2 = np.zeros((8, T)) Mtheta2 = np.zeros((6, T)) angle = np.zeros(T) angled = np.zeros(T) angle2 = np.zeros(T) angled2 = np.zeros(T) Pos = np.zeros((3, T)) Posd = np.zeros((3, T)) Pos2 = np.zeros((3, T)) Posd2 = np.zeros((3, T)) #calculo de Mhd - matriz de hd r = np.array([1, 0, 0, 0]).reshape((4, 1)) p = np.array([0, 0, -L1, -height]).reshape( (4, 1)) #height = L2 + L3 + L4 + L5 hB1 = transformacao(p, r) #transformação base robô for i in range(0, T, 1): p = np.array([0, trajCoM1[i, 0], trajCoM1[i, 1], trajCoM1[i, 2]]).reshape((4, 1)) r = np.array([1, 0, 0, 0]).reshape((4, 1)) hd = transformacao(p, r) hd = dualQuatMult(hB1, hd) for j in range(8): Mhd[j, i] = hd[j, 0] #transformação da base até o centro de massa #se i<ind, o robô ainda não atingiu a posição de td, então a transformação é calculada em relação ao pé #quando o robô chega na fase de TD, a transformação é calculada em relação ao CoM if i < ind: p = np.array([0, trajPB1[i, 0], trajPB1[i, 1], trajPB1[i, 2]]).reshape((4, 1)) n = np.array([0, 1, 0]) #angulo = mt.pi/2.0 #graus ou radianos????????????????????????????????????????????????????????????/ realRb = np.array([np.cos(thetab / 2)]) rb = np.concatenate((realRb, np.sin(thetab / 2) * n), axis=0).reshape((4, 1)) hd = transformacao(p, rb) #posição desejada hd = dualQuatMult(hB1, hd) #transformação da base até o pé for j in range(8): Mhd2[j, i] = hd[j, 0] else: Mhd2[:, i] = Mhd2[:, ind - 1] ha = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 1, 1) #cinemática do pé esquerdo até o CoM ha2 = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 1, 0) #cinemática de um pé até o outro #Mdhd[:,0] = (Mhd[:,0] - Mhd[:,0])*(1/dt) #não deveria ser i-1, no segundo Mhd??????????????????????????????????? #Mdhd2[:,0] = (Mhd2[:,0] - Mhd2[:,0])*(1/dt) for i in range(1, T, 1): Mdhd[:, i] = (Mhd[:, i] - Mhd[:, i - 1]) * ( 1 / dt ) #por que ele fazer isso???????????????????????????????????????????????????? Mdhd2[:, i] = (Mhd2[:, i] - Mhd2[:, i - 1]) * ( 1 / dt) #derivada de hd, que é a posição desejada ################################## #inicio do codigo #LQR #calculo dos parâmetros ganhoS = vecGanho[0, 0] ganhoQ = vecGanho[1, 0] ganhoR = vecGanho[2, 0] #controlador proporcional ganhoK2 = vecGanho[3, 0] K2 = ganhoK2 * np.eye(8) Ki = 10 * np.eye(8) Kd = 10000 * np.eye(8) S = ganhoS * np.eye(8) Q = ganhoQ * np.eye(8) R = ganhoR * np.eye(8) Rinv = np.linalg.inv(R) # print('R::',Rinv) # return ab = np.array([1, -1, -1, -1, 1, -1, -1, -1]) C8 = np.diag(ab) #iniciar condições finais esperadas para P e E Pf = S Ef = np.array([0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]).reshape((8, 1)) P = Pf MP2 = np.zeros((8, 8, T)) for j in range(8): for k in range(8): MP2[j, k, T - 1] = P[j, k] E = Ef ME2 = np.zeros((8, T)) for j in range(8): ME2[j, T - 1] = E[j, 0] #calcular matrizes de ganho for i in range(T - 2, -1, -1): for j in range(8): mhd[j, 0] = Mhd[j, i + 1] mdhd[j, 0] = Mdhd[j, i + 1] aux = dualQuatMult(dualQuatConj(mhd), mdhd) A = dualHamiltonOp(aux, 0) c = -aux # prod2 = np.dot(P,Rinv) P = P - (-P @ A - A.T @ P + P @ Rinv @ P - Q) * dt for j in range(8): for k in range(8): MP2[j, k, i] = P[j, k] E = E - ((-1) * (A.T) @ E + P @ Rinv @ E - P @ c) * dt for j in range(8): ME2[j, i] = E[j, 0] integral = 0 e_previous = 0 for i in range(0, T, 1): #tic = tm.time() #Controlador LQR para o CoM #calculo de A e c for j in range(8): mhd[j, 0] = Mhd[j, i] mdhd[j, 0] = Mdhd[j, i] aux = dualQuatMult(dualQuatConj(mhd), mdhd) #calculo de hd conjugado * hd derivada A = dualHamiltonOp(aux, 0) c = -aux #inicio do controlador #hB_O6a = dualQuatMult(hOrg,hP) xe = KinematicModel(MDH, theta, 6, 0) Ja = jacobiano2(theta, hOrg, hP, xe, 0) #jacobiano para a perna direita # Ja = jacobianoCinematica(theta,hOrg,hP,1,1) #calculo de P e E #calculo de N Hd = dualHamiltonOp(mhd, 0) # prod3 = np.dot(Hd,C8) N = Hd @ C8 @ Ja #pseudo inversa de N Np = np.linalg.pinv(N) #Np = (1/np.linalg.norm(Np))*Np #calculo do erro e = np.array([1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]).reshape( (8, 1)) - dualQuatMult(dualQuatConj(ha), mhd) #calculo de P e E E[:, 0] = ME2[:, i] P[:, :] = MP2[:, :, i].reshape((8, 8)) #Pxe= np.dot(P,e) #do = Np@Rinv@(P@e + E) do = Np @ Rinv @ (P @ e + E) #equação final para theta ponto #calculo do theta deseja od = (do * dt) / 2 theta[:, 0] = theta[:, 0] + od[:, 0] # print('theta::',theta) # return #o movimento dos motores é limitado entre pi/2 e -pi/2, então, se theta estiver #fora do intervalo, esse for faz theta = limite do intervalo for j in range(0, 6, 1): if abs(theta[j, 0]) > hpi: theta[j, 0] = np.sign(theta[j, 0]) * hpi ha = kinematicRobo( theta, hOrg, hP, 1, 1) #não deveria ser hd????????????????????????????????????????? #plotar os dados for j in range(8): Mha[j, i] = ha[j, 0] #posição PosAux = getPositionDualQuat(ha) PosdAux = getPositionDualQuat(mhd) for j in range(3): Pos[j, i] = PosAux[j, 0] #retorna a posição x,y e z de ha Posd[j, i] = PosdAux[j, 0] #retorna a posição x,y e z de todos os hd #orientação ra = getRotationDualQuat( ha) ##extrai o vetor do dual quat que representa a rotação rd = getRotationDualQuat(mhd) co = mt.acos(ra[0, 0]) angle[i] = co co = mt.acos(rd[0, 0]) angled[i] = co for j in range(6): Mtheta[j, i] = theta[j, 0] #controlador 2 para os pés (proporcional com feed forward) #calculo de A e c #é necessário?????????????????????????????????????????????????????????????????? #aux2 = dualQuatMult(dualQuatConj(Mhd2(:,i)),Mdhd2(:,i)); #A2 = dualHamiltonOp(aux2,0); #c = -aux2; #inicio do controlador #hB_O6a = dualQuatMult(hOrg,hP) xe2 = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 1, 0) Ja2 = jacobianoPes(theta, ha, xe2, 1) #Ja2 = jacobianoCinematica(theta,hOrg,hP,1,0) #calculo de P e E #calculo de N mhd2 = np.zeros((8, 1)) mdhd2 = np.zeros((8, 1)) for j in range(8): mhd2[j, 0] = Mhd2[j, i] mdhd2[j, 0] = Mdhd2[j, i] Hd2 = dualHamiltonOp(mhd2, 0) N2 = Hd2 @ C8 @ Ja2 #pseudo inversa de N Np2 = np.linalg.pinv(N2) # if (i<20): # print(Np2) # else: # return #calculo do erro e2 = np.array([1.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0, 0.0]).reshape( (8, 1)) - dualQuatMult(dualQuatConj(ha2), mhd2) vec2 = dualQuatMult(dualQuatConj(ha2), mdhd2) # # K2xe2 = np.dot(K2,e2) # do2 = np.dot(Np2,(K2xe2-vec2)) # integral = integral + e2*dt # do2 = Np2@(K2@e2 + Kd@(e2 - e_previous) + Ki@integral - vec2) do2 = Np2 @ (K2 @ e2 - vec2) od2 = (do2 * dt) / 2 for j in range(6): theta[j, 1] = theta[j, 1] + od2[j, 0] # e_previous = e2 for j in range(0, 6, 1): if abs(theta[j, 1]) > hpi: theta[j, 1] = np.sign(theta[j, 1]) * hpi ha2 = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 1, 0) #plotar os dados Mha2[:, i] = ha2[:, 0] #posição Pos2Aux = getPositionDualQuat(ha2) Posd2Aux = getPositionDualQuat(mhd2) #for j in range(3): Pos2[:, i] = Pos2Aux[:, 0] Posd2[:, i] = Posd2Aux[:, 0] #orientação ra = getRotationDualQuat(ha2) rd = getRotationDualQuat(mhd2) co = mt.acos(ra[0, 0]) angle2[i] = co co = mt.acos(rd[0, 0]) angled2[i] = co for j in range(6): Mtheta2[j, i] = theta[j, 1] #mostrar no console o andamento do metódo #toc = tm.time() - t #elapsed #msg = print('#d de #d | tempo (s): #f',i,T,toc); #disp(msg); t1 = 0 end = time.time() Mtheta = Mtheta * 180 / mt.pi df = pd.DataFrame(Mtheta.T, columns=['0', '1', '2', '3', '4', '5']) df.to_csv('thetaRight.csv') Mtheta2 = Mtheta2 * 180 / mt.pi df = pd.DataFrame(Mtheta2.T, columns=['0', '1', '2', '3', '4', '5']) df.to_csv('thetaLeft.csv') print('execution time:', end - begin) plotGraficosControle(t1, dt, T, Pos, Posd, angle, angled, Mha, Mhd, Mtheta, Pos2, Posd2, angle2, angled2, Mha2, Mhd2, Mtheta2, 'b', 'r') return ha, ha2, theta, tempo, Mtheta, Mtheta2
def calculoMhd(trajCoM, theta, trajP, phase): glob = GlobalVariables() hEdo = glob.getHEDO() L1 = glob.getL1() height = glob.getHeight() #MDH = glob.getMDH() hpi = glob.getHpi() ind = np.size(trajP, 0) hOrg = np.array([[1], [0], [0], [0], [0], [0], [0], [0]]) #posição da base dt = hEdo #cacular posição atual do´pé n = np.array([0, 1, 0]) # n é o vetor diretor do quaternio thetab = hpi #parametro da função de caminhada que é igual a pi/2 realRb = np.array([np.cos(thetab / 2)]) rb = np.concatenate((realRb, np.sin(thetab / 2) * n), axis=0).reshape( (4, 1)) pb = np.array([[0], [0], [-L1], [-height]]) #base B para a base O6 (B é a perna em movimento) hB_O6 = transformacao(pb, rb) hP = dualQuatMult(hOrg, hB_O6) #dt é o tempo da solução da equação Edo e, ao mesmo tempo, o passo T = np.size(trajCoM, 0) #o tamanho de trajCoM = ind tempo = ( T - 1 ) * dt #o tempo é o produto da quantidade de iterações necessárias para calcular a trajetória do CoM #matrizes e vetores auxiliares Mhd = np.zeros((8, T)) Mha = np.zeros((8, T)) Mdhd = np.zeros((8, T)) Mtheta = np.zeros((6, T)) Mdhd = np.zeros((8, T)) Mhd2 = np.zeros((8, T)) Mdhd2 = np.zeros((8, T)) # Mhd2 = np.zeros((8,T)) # Mha2 = np.zeros((8,T)) # Mdhd2= np.zeros((8,T)) # Mtheta2 = np.zeros((6,T)) # angle = np.zeros(T) # angled = np.zeros(T) # angle2 = np.zeros(T) # angled2 = np.zeros(T) # Pos = np.zeros((3,T)) # Posd = np.zeros((3,T)) # Pos2 = np.zeros((3,T)) # Posd2 = np.zeros((3,T)) #calculo de Mhd - matriz de hd r = np.array([1, 0, 0, 0]).reshape((4, 1)) p = np.array([0, 0, -L1, -height]).reshape( (4, 1)) #height = L2 + L3 + L4 + L5 hB1 = transformacao(p, r) #transformação base robô for i in range(0, T, 1): p = np.array([0, trajCoM[i, 0], trajCoM[i, 1], trajCoM[i, 2]]).reshape( (4, 1)) r = np.array([1, 0, 0, 0]).reshape((4, 1)) hd = transformacao(p, r) hd = dualQuatMult(hB1, hd) Mhd[:, i] = hd[:, 0] #transformação da base até o centro de massa #se i<ind, o robô ainda não atingiu a posição de td, então a transformação é calculada em relação ao pé #quando o robô chega na fase de TD, a transformação é calculada em relação ao CoM if i < ind: p = np.array([0, trajP[i, 0], trajP[i, 1], trajP[i, 2]]).reshape( (4, 1)) n = np.array([0, 1, 0]) #angulo = mt.pi/2.0 #graus ou radianos????????????????????????????????????????????????????????????/ realRb = np.array([np.cos(thetab / 2)]) rb = np.concatenate((realRb, np.sin(thetab / 2) * n), axis=0).reshape((4, 1)) hd = transformacao(p, rb) #posição desejada hd = dualQuatMult(hB1, hd) #transformação da base até o pé Mhd2[:, i] = hd[:, 0] else: Mhd2[:, i] = Mhd2[:, ind - 1] #Mdhd[:,0] = (Mhd[:,0] - Mhd[:,0])*(1/dt) #não deveria ser i-1, no segundo Mhd??????????????????????????????????? #Mdhd2[:,0] = (Mhd2[:,0] - Mhd2[:,0])*(1/dt) for i in range(1, T, 1): Mdhd[:, i] = (Mhd[:, i] - Mhd[:, i - 1]) * ( 1 / dt ) #por que ele fazer isso???????????????????????????????????????????????????? Mdhd2[:, i] = (Mhd2[:, i] - Mhd2[:, i - 1]) * ( 1 / dt) #derivada de hd, que é a posição desejada if phase == 1: ha = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 1, 1) #cinemática do pé esquerdo até o CoM ha2 = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 1, 0) #cinemática de um pé até o outro else: ha = ha2 = np.zeros((8, 1)) return ha, ha2, hP, Mhd, Mhd2, Mdhd, Mdhd2, tempo
def fase3(ha, ha2, trajCoM, ind, trajPB, theta, t1, vecGanho): # #global hpi, L1, L2, L3, L4, L5, height, MDH, hEdo # glob = GlobalVariables() # hEdo = glob.getHEDO() # L1 = glob.getL1() # #L2 = glob.getL2() # #L3 = glob.getL3() # #L4 = glob.getL4() # #L5 = glob.getL5() # height = glob.getHeight() # MDH = glob.getMDH() # hpi = glob.getHpi() # dt = hEdo #dt é o tempo da solução da equação Edo # hOrg = np.array([1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape((8,1)) #posição da base # T = np.size(trajCoM,0) # #T = 500; # #t = 1:1:T; # tempo = (T-1)*dt # #tempo = (T)*dt # #matrizes auxiliares # Mhd = np.zeros((8,T)) # Mha = np.zeros((8,T)) # Mdhd = np.zeros((8,T)) # Mtheta = np.zeros((6,T)) # mhd = np.zeros((8,1)) # mdhd = np.zeros((8,1)) # mhd2 = np.zeros((8,1)) # mdhd2 = np.zeros((8,1)) # mhdPlus = np.zeros((8,1)) # mdhdPlus = np.zeros((8,1)) # Mhd2 = np.zeros((8,T)) # Mha2 = np.zeros((8,T)) # Mdhd2= np.zeros((8,T)) # Mtheta2 = np.zeros((6,T)) # angle = np.zeros(T) # angled = np.zeros(T) # angle2 = np.zeros(T) # angled2 = np.zeros(T) # Pos = np.zeros((3,T)) # Posd = np.zeros((3,T)) # Pos2 = np.zeros((3,T)) # Posd2 = np.zeros((3,T)) # #calculo de Mhd - matriz de hd # r = np.array([1, 0, 0, 0]).reshape(4,1) # #p = [0 0 0 0]'; # p = np.array([0, 0, -L1, -height]).reshape((4,1)) # hB1 = transformacao(p,r) #transformação base robô # for i in range(0,T,1): # p = np.array([0, trajCoM[i,0], trajCoM[i,1], trajCoM[i,2]]).reshape((4,1)) # r = np.array([1, 0, 0, 0]).reshape((4,1)) # hd = transformacao(p,r) # hd = dualQuatMult(hB1,hd) # mhd = hd # #for j in range(8): # Mhd[:,i] = mhd[:,0] # if i <ind: # p = np.array([0, trajPB[i,0], trajPB[i,1], trajPB[i,2]]).reshape((4,1)) # n = np.array([0, 1, 0]) # angulo = np.pi/2 # realR = np.array([mt.cos(angulo/2)]) # imagR = mt.sin(angulo/2)*n # rb = np.concatenate((realR,imagR), axis = 0).reshape((4,1)) # hd = transformacao(p,rb) # hd = dualQuatMult(hB1,hd) # mhd2 = hd # #for j in range(8): # Mhd2[:,i] = mhd2[:,0] # else: # #for j in range(8): # Mhd2[:,i] = Mhd2[:,ind-1] # hP = ha2 # #Mdhd[:,0] = (Mhd[:,0] - Mhd[:,0])*(1/dt) # #Mdhd2[:,0] = (Mhd2[:,0] - Mhd2[:,0])*(1/dt) # for i in range(1,T,1): # #for j in range(8): # Mdhd[:,i] = (Mhd[:,i] - Mhd[:,i-1])*(1/dt) # #Mdhd[:,i] = mdhd[:,0] # Mdhd2[:,0] = (Mhd2[:,i]- Mhd2[:,i-1])*(1/dt) # #Mdhd2[:,i] = mdhd2[:,0] # ################################## # #inicio do codigo # #LQR # ganhoS = vecGanho[0,0] # ganhoQ = vecGanho[1,0] # ganhoR = vecGanho[2,0] # #controlador proporcional # ganhoK2 = vecGanho[3,0] # K2 = ganhoK2*np.eye(8) # #ganho P-FF # S = ganhoS*np.eye(8) # Q = ganhoQ*np.eye(8) # R = ganhoR*np.eye(8) # Rinv = np.linalg.inv(R) # C8 = np.diag([1, -1, -1, -1, 1, -1, -1, -1]) # #iniciar condições finais esperadas para P e E # Pf = S # Ef = np.array([0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape((8,1)) # P = Pf # MP2 = np.zeros((8,T)) # MP2 = np.zeros((8,8,T)) # for j in range(8): # for k in range(8): # MP2[j,k,T-1] = P[j,k] # E = Ef # ME2 = np.zeros((8,T)) # #for j in range(8): # ME2[:,T-1] = E[:,0] # for i in range(T-2,0,-1): # #for j in range(8): # mhdPlus[:,0] = Mhd[:,i+1] # mdhdPlus[:,0] = Mdhd[:,i+1] # mhd[:,0] = Mhd[:,i] # mdhd[:,0] = Mdhd[:,i] # aux = dualQuatMult(dualQuatConj(Mhd[:,i+1].reshape((8,1))),Mdhd[:,i+1].reshape((8,1))) # A = dualHamiltonOp(aux,0) # c = -aux # #prod2 = np.dot(P,Rinv) # P = P -(-P@A -A.T@P + P@Rinv@P - Q)*dt # #MP2[:,i] = P[:] # for j in range(8): # for k in range(8): # MP2[j,k,i] = P[j,k] # E = E - ((-1)*(A.T)@E + P@Rinv@E - P@c)*dt # #for j in range(8): # ME2[:,i] = E[:,0] # for i in range(0, T, 1): # #tic # #Controlador LQR para O CoM # #calculo de A e c # #for j in range(8): # mhd[:,0] = Mhd[:,i] # mdhd[:,0] = Mdhd[:,i] # mhd2[:,0] = Mhd2[:,i] # mdhd2[:,0] = Mdhd2[:,i] # aux = dualQuatMult(dualQuatConj(Mhd[:,i].reshape((8,1))),Mdhd[:,i].reshape((8,1))) # A = dualHamiltonOp(aux,0) # c = -1*np.transpose(aux) # #inicio do controlador # #Ja = jacobianoCinematica(theta,hOrg,hP,1,1) # xe = KinematicModel(MDH,theta,6,0) # Ja = jacobiano2(theta,hOrg,hP,xe,0) # #calculo de P e E # #calculo de N # Hd = dualHamiltonOp(mhd,0) # #prod3 = np.dot(Hd,C8) # N = Hd@C8@Ja # #pseudo inversa de N # Np = np.linalg.pinv(N) # #calculo do erro # e = np.array([1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape((8,1)) - dualQuatMult(dualQuatConj(ha),Mhd[:,i].reshape((8,1))) # #calculo de P e E # #for j in range(8): # E[:,0] = ME2[:,i] # #P = np.reshape(MP2[:,i],np.shape(A)) # # Pxe= np.dot(P,e) # # NpxRinv= np.dot(Np,Rinv) # do = Np@Rinv@(P@e + E) # #calculo do o deseja # od = (do*dt)/2 # for j in range(6): # theta[j,0] = theta[j,0] + od[j,0] # for j in range(0,6,1): # if abs(theta[j,0]) > hpi: # theta[j,0] = np.sign(theta[j,0])*hpi # ha = kinematicRobo(theta,hOrg,hP,1,1) # #plotar os dados # for j in range(8): # Mha[j,i] = ha[j,0] # #posição # pos = getPositionDualQuat(ha) # posd = getPositionDualQuat(Mhd[:,i].reshape((8,1))) # for j in range(3): # Pos[j,i] = pos[j,0] # Posd[j,i] = posd[j,0] # #orientação # ra = getRotationDualQuat(ha) # rd = getRotationDualQuat(mhd) # if ra[0,0] > 1: # ra[0,0] = 1 # co = mt.acos(ra[0,0]) # angle[i] = co # co = mt.acos(rd[0,0]) # angled[i] = co # for j in range(6): # Mtheta[j,i] = theta[j,0] # #controlador 2 # #calculo de A e c # aux2 = dualQuatMult(dualQuatConj(mhd2),mdhd2) # #A2 = dualHamiltonOp(aux2,0) # c = -np.transpose(aux2) # #inicio do controlador # #Ja2 = jacobianoCinematica(theta,hOrg,hP,1,0) # xe2 = kinematicRobo(theta,hOrg,hP,1,0) # Ja2 = jacobianoPes(theta,ha,xe2,1) # #calculo de P e E # #calculo de N # Hd2 = dualHamiltonOp(mhd2,0) # #prod1= np.dot(Hd2,C8) # N2 = Hd2@C8@Ja2 # #pseudo inversa de N # Np2 = np.linalg.pinv(N2) # #calculo do erro # e2 = np.array([1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape((8,1)) - dualQuatMult(dualQuatConj(ha2),mhd2) # vec2 = dualQuatMult(dualQuatConj(ha2),mdhd2) # # # #produto= np.dot(K2,e2-vec2) # do2 = Np2@(K2@e2-vec2) # od2 = (do2*dt)/2 # theta[:,1] = theta[:,1] + od2[:,0] # ha2 = kinematicRobo(theta,hOrg,hP,1,0) # #plotar os dados # #for j in range(8): # Mha2[:,i] = ha2[:,0] # #posição # pos2 = getPositionDualQuat(ha2) # posd2 = getPositionDualQuat(mhd2) # for j in range(3): # Pos2[j,i] = pos2[j,0] # Posd2[j,i] = posd2[j,0] # #orientação # ra = getRotationDualQuat(ha2) # rd = getRotationDualQuat(mhd2) # co = mt.acos(ra[0,0]) # angle2[i] = co # co = mt.acos(rd[0,0]) # angled2[i] = co # #for j in range(6): # Mtheta2[:,i] = theta[:,1] # #mostrar no console o andamento do metódo # #msg = sprintf('#d de #d | tempo: #f',i,T,toc) # #disp(msg) # #hold on # plotGraficosControle(t1,dt,T,Pos,Posd,angle,angled,Mha,Mhd,Mtheta,Pos2,Posd2,angle2,angled2,Mha2,Mhd2,Mtheta2,'b','r') # return ha,ha2,theta,tempo, Mtheta, Mtheta2 #global hpi, L1, L2, L3, L4, L5, height, MDH, hEdo glob = GlobalVariables() hEdo = glob.getHEDO() L1 = glob.getL1() #L2 = glob.getL2() #L3 = glob.getL3() #L4 = glob.getL4() #L5 = glob.getL5() height = glob.getHeight() MDH = glob.getMDH() hpi = glob.getHpi() dt = hEdo #dt é o tempo da solução da equação Edo hOrg = np.array([1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape((8, 1)) #posição da base T = np.size(trajCoM, 0) #T = 500; #t = 1:1:T; tempo = (T - 1) * dt #tempo = (T)*dt #matrizes auxiliares Mhd = np.zeros((8, T)) Mha = np.zeros((8, T)) Mdhd = np.zeros((8, T)) Mtheta = np.zeros((6, T)) mhd = np.zeros((8, 1)) mdhd = np.zeros((8, 1)) mhd2 = np.zeros((8, 1)) mdhd2 = np.zeros((8, 1)) mhdPlus = np.zeros((8, 1)) mdhdPlus = np.zeros((8, 1)) Mhd2 = np.zeros((8, T)) Mha2 = np.zeros((8, T)) Mdhd2 = np.zeros((8, T)) Mtheta2 = np.zeros((6, T)) angle = np.zeros(T) angled = np.zeros(T) angle2 = np.zeros(T) angled2 = np.zeros(T) Pos = np.zeros((3, T)) Posd = np.zeros((3, T)) Pos2 = np.zeros((3, T)) Posd2 = np.zeros((3, T)) #calculo de Mhd - matriz de hd r = np.array([1, 0, 0, 0]).reshape(4, 1) #p = [0 0 0 0]'; p = np.array([0, 0, -L1, -height]).reshape((4, 1)) hB1 = transformacao(p, r) #transformação base robô for i in range(0, T, 1): p = np.array([0, trajCoM[i, 0], trajCoM[i, 1], trajCoM[i, 2]]).reshape( (4, 1)) r = np.array([1, 0, 0, 0]).reshape((4, 1)) hd = transformacao(p, r) hd = dualQuatMult(hB1, hd) mhd = hd #for j in range(8): Mhd[:, i] = mhd[:, 0] if i < ind: p = np.array([0, trajPB[i, 0], trajPB[i, 1], trajPB[i, 2]]).reshape((4, 1)) n = np.array([0, 1, 0]) angulo = np.pi / 2 realR = np.array([mt.cos(angulo / 2)]) imagR = mt.sin(angulo / 2) * n rb = np.concatenate((realR, imagR), axis=0).reshape((4, 1)) hd = transformacao(p, rb) hd = dualQuatMult(hB1, hd) mhd2 = hd #for j in range(8): Mhd2[:, i] = mhd2[:, 0] else: #for j in range(8): Mhd2[:, i] = Mhd2[:, ind - 1] hP = ha2 #Mdhd[:,0] = (Mhd[:,0] - Mhd[:,0])*(1/dt) #Mdhd2[:,0] = (Mhd2[:,0] - Mhd2[:,0])*(1/dt) for i in range(1, T, 1): #for j in range(8): Mdhd[:, i] = (Mhd[:, i] - Mhd[:, i - 1]) * (1 / dt) #Mdhd[:,i] = mdhd[:,0] Mdhd2[:, i] = (Mhd2[:, i] - Mhd2[:, i - 1]) * (1 / dt) #Mdhd2[:,i] = mdhd2[:,0] ################################## #inicio do codigo #LQR ganhoS = vecGanho[0, 0] ganhoQ = vecGanho[1, 0] ganhoR = vecGanho[2, 0] #controlador proporcional ganhoK2 = vecGanho[3, 0] K2 = ganhoK2 * np.eye(8) #ganho P-FF S = ganhoS * np.eye(8) Q = ganhoQ * np.eye(8) R = ganhoR * np.eye(8) Rinv = np.linalg.inv(R) C8 = np.diag([1, -1, -1, -1, 1, -1, -1, -1]) #iniciar condições finais esperadas para P e E Pf = S Ef = np.array([0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape((8, 1)) P = Pf MP2 = np.zeros((8, T)) MP2 = np.zeros((8, 8, T)) for j in range(8): for k in range(8): MP2[j, k, T - 1] = P[j, k] E = Ef ME2 = np.zeros((8, T)) #for j in range(8): ME2[:, T - 1] = E[:, 0] for i in range(T - 2, -1, -1): #for j in range(8): mhdPlus[:, 0] = Mhd[:, i + 1] mdhdPlus[:, 0] = Mdhd[:, i + 1] mhd[:, 0] = Mhd[:, i] mdhd[:, 0] = Mdhd[:, i] aux = dualQuatMult(dualQuatConj(Mhd[:, i + 1].reshape((8, 1))), Mdhd[:, i + 1].reshape((8, 1))) A = dualHamiltonOp(aux, 0) c = -aux #prod2 = np.dot(P,Rinv) P = P - (-P @ A - A.T @ P + P @ Rinv @ P - Q) * dt #MP2[:,i] = P[:] for j in range(8): for k in range(8): MP2[j, k, i] = P[j, k] E = E - ((-1) * (A.T) @ E + P @ Rinv @ E - P @ c) * dt #for j in range(8): ME2[:, i] = E[:, 0] for i in range(0, T, 1): #tic #Controlador LQR para O CoM #calculo de A e c #for j in range(8): mhd[:, 0] = Mhd[:, i] mdhd[:, 0] = Mdhd[:, i] mhd2[:, 0] = Mhd2[:, i] mdhd2[:, 0] = Mdhd2[:, i] aux = dualQuatMult(dualQuatConj(Mhd[:, i].reshape((8, 1))), Mdhd[:, i].reshape((8, 1))) A = dualHamiltonOp(aux, 0) c = -1 * np.transpose(aux) #inicio do controlador #Ja = jacobianoCinematica(theta,hOrg,hP,1,1) xe = KinematicModel(MDH, theta, 6, 0) Ja = jacobiano2(theta, hOrg, hP, xe, 0) #calculo de P e E #calculo de N Hd = dualHamiltonOp(mhd, 0) #prod3 = np.dot(Hd,C8) N = Hd @ C8 @ Ja #pseudo inversa de N Np = np.linalg.pinv(N) #calculo do erro e = np.array([1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape( (8, 1)) - dualQuatMult(dualQuatConj(ha), Mhd[:, i].reshape((8, 1))) #calculo de P e E #for j in range(8): E[:, 0] = ME2[:, i] P[:, :] = MP2[:, :, i].reshape((8, 8)) #P = np.reshape(MP2[:,i],np.shape(A)) # Pxe= np.dot(P,e) # NpxRinv= np.dot(Np,Rinv) do = Np @ Rinv @ (P @ e + E) #calculo do o deseja od = (do * dt) / 2 for j in range(6): theta[j, 0] = theta[j, 0] + od[j, 0] #for j in range(0,6,1): # if abs(theta[j,0]) > hpi: # theta[j,0] = np.sign(theta[j,0])*hpi ha = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 1, 1) #plotar os dados for j in range(8): Mha[j, i] = ha[j, 0] #posição pos = getPositionDualQuat(ha) posd = getPositionDualQuat(Mhd[:, i].reshape((8, 1))) for j in range(3): Pos[j, i] = pos[j, 0] Posd[j, i] = posd[j, 0] #orientação ra = getRotationDualQuat(ha) rd = getRotationDualQuat(mhd) co = mt.acos(ra[0, 0]) angle[i] = co co = mt.acos(rd[0, 0]) angled[i] = co for j in range(6): Mtheta[j, i] = theta[j, 0] #controlador 2 #calculo de A e c aux2 = dualQuatMult(dualQuatConj(mhd2), mdhd2) #A2 = dualHamiltonOp(aux2,0) c = -np.transpose(aux2) #inicio do controlador #Ja2 = jacobianoCinematica(theta,hOrg,hP,1,0) xe2 = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 1, 0) Ja2 = jacobianoPes(theta, ha, xe2, 1) #calculo de P e E #calculo de N Hd2 = dualHamiltonOp(mhd2, 0) #prod1= np.dot(Hd2,C8) N2 = Hd2 @ C8 @ Ja2 #pseudo inversa de N Np2 = np.linalg.pinv(N2) #calculo do erro e2 = np.array([1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape( (8, 1)) - dualQuatMult(dualQuatConj(ha2), Mhd2[:, i].reshape( (8, 1))) vec2 = dualQuatMult(dualQuatConj(ha2), Mhd2[:, i].reshape((8, 1))) # #produto= np.dot(K2,e2-vec2) do2 = Np2 @ (K2 @ e2 - vec2) od2 = (do2 * dt) / 2 theta[:, 1] = theta[:, 1] + od2[:, 0] ha2 = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 1, 0) #plotar os dados #for j in range(8): Mha2[:, i] = ha2[:, 0] #posição pos2 = getPositionDualQuat(ha2) posd2 = getPositionDualQuat(Mhd2[:, i].reshape((8, 1))) for j in range(3): Pos2[j, i] = pos2[j, 0] Posd2[j, i] = posd2[j, 0] #orientação ra = getRotationDualQuat(ha2) rd = getRotationDualQuat(Mhd2[:, i].reshape((8, 1))) co = mt.acos(ra[0, 0]) angle2[i] = co co = mt.acos(rd[0, 0]) angled2[i] = co #for j in range(6): Mtheta2[:, i] = theta[:, 1] #mostrar no console o andamento do metódo #msg = sprintf('#d de #d | tempo: #f',i,T,toc) #disp(msg) #hold on plotGraficosControle(t1, dt, T, Pos, Posd, angle, angled, Mha, Mhd, Mtheta, Pos2, Posd2, angle2, angled2, Mha2, Mhd2, Mtheta2, 'b', 'r') return ha, ha2, theta, tempo, Mtheta, Mtheta2
def fase2(ha, ha2, trajCoM, ind, trajPA, theta, t1, vecGanho): print('aqui começa a fase2') glob = GlobalVariables() hEdo = glob.getHEDO() L1 = glob.getL1() #L2 = glob.getL2() #L3 = glob.getL3() #L4 = glob.getL4() #L5 = glob.getL5() height = glob.getHeight() MDH = glob.getMDH() hpi = glob.getHpi() #global hpi, L1, L2, L3, L4, L5, height, MDH, hEdo dt = hEdo #dt é o tempo da solução da equação Edo hOrg = np.array([1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape((8, 1)) #posição da base T = np.size(trajCoM, 0) #t = 1:1:T; #tempo = (T-1)*dt tempo = (T - 1) * dt #matrizes auxiliares Mhd = np.zeros((8, T)) Mha = np.zeros((8, T)) Mdhd = np.zeros((8, T)) Mtheta = np.zeros((6, T)) Mhd2 = np.zeros((8, T)) Mha2 = np.zeros((8, T)) Mdhd2 = np.zeros((8, T)) Mtheta2 = np.zeros((6, T)) Pos = np.zeros((3, T)) Posd = np.zeros((3, T)) Pos2 = np.zeros((3, T)) Posd2 = np.zeros((3, T)) angle = np.zeros(T) angled = np.zeros(T) angle2 = np.zeros(T) angled2 = np.zeros(T) #calculo de Mhd - matriz de hd r = np.array([1, 0, 0, 0]).reshape((4, 1)) #p = [0 0 0 0]'; p = np.array([0, 0, -L1, -height]).reshape((4, 1)) hB1 = transformacao(p, r) #transformação base robô for i in range(0, T, 1): p = np.array([0, trajCoM[i, 0], trajCoM[i, 1], trajCoM[i, 2]]).reshape( (4, 1)) r = np.array([1, 0, 0, 0]).reshape((4, 1)) hd = transformacao(p, r) #posição desejada do CoM mhd = dualQuatMult(hB1, hd) #for j in range(8): Mhd[:, i] = mhd[:, 0] if i < ind: p = np.array([0, trajPA[i, 0], trajPA[i, 1], trajPA[i, 2]]).reshape((4, 1)) n = np.array([0, 1, 0]) angulo = mt.pi / 2 #é isso mesmo????????????????????????????????????????????????????????????? realR = np.array([mt.cos(angulo / 2)]) imagR = mt.sin(angulo / 2) * n rb = np.concatenate((realR, imagR), axis=0).reshape((4, 1)) hd = transformacao(p, rb) #posição desejada do pé mhd2 = dualQuatMult(hB1, hd) #for j in range(8): Mhd2[:, i] = mhd2[:, 0] #transformação da base até o pé else: #for j in range(8): #Mhd2[j,i] = Mhd2[j,ind-1] Mhd2[:, i] = Mhd2[:, ind - 1] hP = ha2 ha2 = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 0, 0) #posição da perna direita #Mdhd[:,0] = (Mhd[:,0] - Mhd[:,0])*(1/dt) #Mdhd2[:,0] = (Mhd2[:,0] - Mhd2[:,0])*(1/dt) for i in range(1, T, 1): #for j in range(8): Mdhd[:, i] = (Mhd[:, i] - Mhd[:, i - 1]) * (1 / dt) Mdhd2[:, i] = (Mhd2[:, i] - Mhd2[:, i - 1]) * (1 / dt) ################################## #inicio do codigo #LQR ganhoS = vecGanho[0, 0] ganhoQ = vecGanho[1, 0] ganhoR = vecGanho[2, 0] #controlador proporcional ganhoK2 = vecGanho[3, 0] K2 = ganhoK2 * np.eye(8) #ganho P-FF S = ganhoS * np.eye(8) Q = ganhoQ * np.eye(8) R = ganhoR * np.eye(8) Rinv = np.linalg.inv(R) C8 = np.diag([1, -1, -1, -1, 1, -1, -1, -1]) #iniciar condições finais esperadas para P e E Pf = S Ef = np.array([0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape((8, 1)) P = Pf MP2 = np.zeros((8, 8, T)) for j in range(8): for k in range(8): MP2[j, k, T - 1] = P[j, k] E = Ef ME2 = np.zeros((8, T)) #for j in range(8): ME2[:, T - 1] = E[:, 0] Pos = np.zeros((3, T)) Posd = np.zeros((3, T)) angle2 = np.zeros(T) angled2 = np.zeros(T) #mhdPlus = np.zeros((8,1)) #mdhdPlus = np.zeros((8,1)) mhd = np.zeros((8, 1)) mdhd = np.zeros((8, 1)) for i in range(T - 2, -1, -1): #for j in range(8): #mhdPlus[:,0] = Mhd[:,i+1] #mdhdPlus[:,0] = Mdhd[:,i+1] aux = dualQuatMult(dualQuatConj(Mhd[:, i + 1].reshape((8, 1))), Mdhd[:, i + 1].reshape((8, 1))) A = dualHamiltonOp(aux, 0) c = -aux #prod2 = np.dot(P,Rinv) P = P - (-P @ A - A.T @ P + P @ Rinv @ P - Q) * dt for j in range(8): for k in range(8): MP2[j, k, i] = P[j, k] E = E - (-1 * (A.T) @ E + P @ Rinv @ E - P @ c) * dt #for j in range(8): ME2[:, i] = E[:, 0] for i in range(0, T, 1): #tic #Controlador LQR para O CoM #calculo de A e c #for j in range(8): # mhd[:,0] = Mhd[:,i] # mdhd[:,0] = Mdhd[:,i] aux = dualQuatMult(dualQuatConj(Mhd[:, i].reshape((8, 1))), Mdhd[:, i].reshape((8, 1))) A = dualHamiltonOp(aux, 0) c = -aux #inicio do controlador #Ja = jacobianoCinematica(theta,hOrg,hP,0,1) xe = KinematicModel(MDH, theta, 6, 0) Ja = jacobiano2(theta, hOrg, hP, xe, 1) #calculo de P e E #calculo de N Hd = dualHamiltonOp(Mhd[:, i].reshape((8, 1)), 0) # prod3 = np.dot(Hd,C8) N = Hd @ C8 @ Ja #pseudo inversa de N Np = np.linalg.pinv(N) #######################################################paramos aqui #calculo do erro e = np.array([1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape( (8, 1)) - dualQuatMult(dualQuatConj(ha), Mhd[:, i].reshape((8, 1))) #calculo de P e E #for j in range(8): E[:, 0] = ME2[:, i] #P = np.reshape(MP2[:,i],np.shape(A)) P[:, :] = MP2[:, :, i].reshape((8, 8)) do = Np @ Rinv @ (P @ e + E) #calculo do o deseja od = dt * do / 2 #for j in range(6): theta[:, 1] = theta[:, 1] + od[:, 0] # for j in range(1,6,1): # if abs(theta[j,1]) > hpi: # theta[j,1] = np.sign(theta[j,1])*hpi ha = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 0, 1) #posição do CoM com perna esquerda apoiada #controlador 2 #calculo de A e c # mdhd2 = np.zeros((8,1)) # mhd2 = np.zeros((8,1)) #for j in range(8): # mdhd2[:,0] = Mdhd2[:,i] # mhd2[:,0] = Mhd2[:,i] aux2 = dualQuatMult(dualQuatConj(Mhd2[:, i].reshape((8, 1))), Mdhd2[:, i].reshape((8, 1))) #A2 = dualHamiltonOp(aux2,0) c = -aux2 #inicio do controlador #Ja2 = jacobianoCinematica(theta,hOrg,hP,0,0) xe2 = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 1, 0) Ja2 = jacobianoPes(theta, ha, xe2, 0) #calculo de P e E #calculo de N Hd2 = dualHamiltonOp(Mhd2[:, i].reshape((8, 1)), 0) # prod1= np.dot(Hd2,C8) N2 = Hd2 @ C8 @ Ja2 #pseudo inversa de N Np2 = np.linalg.pinv(N2) #calculo do erro e2 = np.array([1, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0]).reshape( (8, 1)) - dualQuatMult(dualQuatConj(ha2), Mhd2[:, i].reshape( (8, 1))) vec2 = dualQuatMult(dualQuatConj(ha2), Mdhd2[:, i].reshape((8, 1))) #do2 = np.zeros(20,20) do2 = Np2 @ (K2 @ e2 - vec2) #od2 = np.zeros(100) od2 = (do2 * dt) / 2 #for j in range(6): theta[:, 0] = theta[:, 0] + od2[:, 0] ha2 = kinematicRobo(theta, hOrg, hP, 0, 0) #posição da perna direita #plotar os dados #for j in range(8): Mha[:, i] = ha[:, 0] #posição pos = getPositionDualQuat(ha) posd = getPositionDualQuat(Mhd[:, i].reshape((8, 1))) #for j in range(3): Pos[:, i] = pos[:, 0] Posd[:, i] = posd[:, 0] #orientação ra = getRotationDualQuat(ha) rd = getRotationDualQuat(Mhd[:, i].reshape((8, 1))) co = mt.acos(ra[0, 0]) angle[i] = co co = mt.acos(rd[0, 0]) angled[i] = co #for j in range(6): Mtheta[:, i] = theta[:, 0] #plotar os dados #for j in range(8): Mha2[:, i] = ha2[:, 0] #posição pos2 = getPositionDualQuat(ha2) posd2 = getPositionDualQuat(Mhd2[:, i].reshape((8, 1))) #for j in range(3): Pos2[:, i] = pos2[:, 0] Posd2[:, i] = posd2[:, 0] #orientação ra = getRotationDualQuat(ha2) rd = getRotationDualQuat(Mhd2[:, i].reshape((8, 1))) co = mt.acos(ra[0, 0]) angle2[i] = co co = mt.acos(rd[0, 0]) angled2[i] = co Mtheta2[:, i] = theta[:, 1] #mostrar no console o andamento do metódo #msg = sprintf('#d de #d | tempo: #f',i,T,toc); #disp(msg) #hold on plotGraficosControle(t1, dt, T, Pos, Posd, angle, angled, Mha, Mhd, Mtheta, Pos2, Posd2, angle2, angled2, Mha2, Mhd2, Mtheta2, 'r', 'b') return ha, ha2, theta, tempo, Mtheta, Mtheta2