initial commit
This commit is contained in:
Operator Cad
commit
d6e261a6bc
38
.gitignore
vendored
Normal file
38
.gitignore
vendored
Normal file
@ -0,0 +1,38 @@
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# Windows default autosave extension
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*.asv
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*rtw/
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test_enc**.m
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data/
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# OSX / *nix default autosave extension
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*.m~
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# Compiled MEX binaries (all platforms)
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*.mex*
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# Packaged app and toolbox files
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*.mlappinstall
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*.slxc
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*.mldatx
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*.mltbx
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*.xml
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piezoapa_slrt_rtw/
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# Generated helpsearch folders
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helpsearch*/
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# Simulink code generation folders
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slprj/
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sccprj/
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# Matlab code generation folders
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codegen/
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# Simulink autosave extension
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*.autosave
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# Simulink cache files
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*.slxc
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# Octave session info
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octave-workspace
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BIN
mat/int_enc_comp.mat
Normal file
BIN
mat/int_enc_comp.mat
Normal file
Binary file not shown.
BIN
mat/int_enc_huddle_test.mat
Normal file
BIN
mat/int_enc_huddle_test.mat
Normal file
Binary file not shown.
616
matlab/sensor_fusion_analysis.m
Normal file
616
matlab/sensor_fusion_analysis.m
Normal file
@ -0,0 +1,616 @@
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%% Huddle Test
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ht = load('./mat/huddle_test.mat', 'd', 'acc_1', 'acc_2', 'geo_1', 'geo_2', 'f_meas', 'u', 't');
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% Detrend Data
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ht.d = detrend(ht.d, 0);
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ht.acc_1 = detrend(ht.acc_1, 0);
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ht.acc_2 = detrend(ht.acc_2, 0);
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ht.geo_1 = detrend(ht.geo_1, 0);
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||||||
|
ht.geo_2 = detrend(ht.geo_2, 0);
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ht.f_meas = detrend(ht.f_meas, 0);
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% Compute PSD
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run setup;
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win = hann(ceil(10/Ts));
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[p_d, f] = pwelch(ht.d, win, [], [], 1/Ts);
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||||||
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[p_acc1, ~] = pwelch(ht.acc_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_acc2, ~] = pwelch(ht.acc_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_geo1, ~] = pwelch(ht.geo_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_geo2, ~] = pwelch(ht.geo_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_fmeas, ~] = pwelch(ht.f_meas, win, [], [], 1/Ts);
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% Plot PSD
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figure;
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hold on;
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plot(f, p_acc1);
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plot(f, p_acc2);
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hold off;
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set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
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ylabel('PSD [$V^2/Hz$]'); xlabel('Frequency [Hz]');
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title('Huddle Test - Accelerometers')
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figure;
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hold on;
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plot(f, p_geo1);
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plot(f, p_geo2);
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hold off;
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||||||
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set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
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ylabel('PSD [$V^2/Hz$]'); xlabel('Frequency [Hz]');
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|
title('Huddle Test - Geophones')
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figure;
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hold on;
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plot(f, p_d);
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hold off;
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|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
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||||||
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ylabel('PSD [$m^2/Hz$]'); xlabel('Frequency [Hz]');
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|
title('Huddle Test - Interferometers')
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figure;
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hold on;
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plot(f, p_fmeas);
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hold off;
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set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
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ylabel('PSD [$V^2/Hz$]'); xlabel('Frequency [Hz]');
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title('Huddle Test - Force Sensor')
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%% Accelerometer and Geophone Models
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% Accelerometer used: https://www.pcb.com/products?model=393B05
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% Geophone used: L22 https://www.sercel.com/products/Lists/ProductSpecification/Geophones_brochure_Sercel_EN.pdf
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G_acc = 1/(1 + s/2/pi/2500); % [V/(m/s2)]
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G_geo = 120*s^2/(s^2 + 2*0.7*2*pi*2*s + (2*pi*2)^2); % [[V/(m/s)]
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% PSD of intertial sensors in [m^2/Hz]
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figure;
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hold on;
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set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
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||||||
|
plot(f, sqrt(p_acc1)./abs(squeeze(freqresp(G_acc*s^2, f, 'Hz'))), ...
|
||||||
|
'DisplayName', 'Accelerometer');
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||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
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||||||
|
plot(f, sqrt(p_acc2)./abs(squeeze(freqresp(G_acc*s^2, f, 'Hz'))), ...
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||||||
|
'HandleVisibility', 'off');
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||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 2);
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||||||
|
plot(f, sqrt(p_geo1)./abs(squeeze(freqresp(G_geo*s, f, 'Hz'))), ...
|
||||||
|
'DisplayName', 'Geophone');
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||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 2);
|
||||||
|
plot(f, sqrt(p_geo2)./abs(squeeze(freqresp(G_geo*s, f, 'Hz'))), ...
|
||||||
|
'HandleVisibility', 'off');
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||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 3);
|
||||||
|
plot(f, sqrt(p_d), 'DisplayName', 'Interferometer');
|
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|
hold off;
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||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
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|
ylabel('ASD [$m/\sqrt{Hz}$]'); xlabel('Frequency [Hz]');
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|
title('Huddle Test')
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legend();
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%% Compare Theoretical model with identified one
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id_ol = load('./mat/identification_noise_bis.mat', 'd', 'acc_1', 'acc_2', 'geo_1', 'geo_2', 'f_meas', 'u', 't');
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|
% Detrend Data
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id_ol.d = detrend(id_ol.d, 0);
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||||||
|
id_ol.acc_1 = detrend(id_ol.acc_1, 0);
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||||||
|
id_ol.acc_2 = detrend(id_ol.acc_2, 0);
|
||||||
|
id_ol.geo_1 = detrend(id_ol.geo_1, 0);
|
||||||
|
id_ol.geo_2 = detrend(id_ol.geo_2, 0);
|
||||||
|
id_ol.f_meas = detrend(id_ol.f_meas, 0);
|
||||||
|
id_ol.u = detrend(id_ol.u, 0);
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% Identification Parameters
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run setup;
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win = hann(ceil(10/Ts));
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% IFF Plant
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[tf_fmeas_est, f] = tfestimate(id_ol.u, id_ol.f_meas, win, [], [], 1/Ts); % [V/m]
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|
[co_fmeas_est, ~] = mscohere(id_ol.u, id_ol.f_meas, win, [], [], 1/Ts);
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|
figure;
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|
ax1 = subplot(2, 1, 1);
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|
hold on;
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|
plot(f, abs(tf_fmeas_est), '-')
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||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('Amplitude'); xlabel('Frequency [Hz]');
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|
hold off;
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||||||
|
|
||||||
|
ax2 = subplot(2, 1, 2);
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|
hold on;
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|
plot(f, 180/pi*angle(tf_fmeas_est), '-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
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||||||
|
ylabel('Phase'); xlabel('Frequency [Hz]');
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||||||
|
hold off;
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linkaxes([ax1,ax2], 'x');
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xlim([40, 400]);
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% Geophones
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[tf_geo1_est, ~] = tfestimate(id_ol.d, id_ol.geo_1, win, [], [], 1/Ts); % [V/m]
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||||||
|
[co_geo1_est, ~] = mscohere(id_ol.d, id_ol.geo_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
[tf_geo2_est, ~] = tfestimate(id_ol.d, id_ol.geo_2, win, [], [], 1/Ts); % [V/m]
|
||||||
|
[co_geo2_est, ~] = mscohere(id_ol.d, id_ol.geo_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
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|
figure;
|
||||||
|
ax1 = subplot(2, 1, 1);
|
||||||
|
hold on;
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|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
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||||||
|
plot(f, abs(tf_geo1_est), '.')
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
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||||||
|
plot(f, abs(tf_geo2_est), '.')
|
||||||
|
plot(f, abs(squeeze(freqresp(G_geo, f, 'Hz')).*(1i*2*pi*f)), 'k-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('Amplitude'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
ax2 = subplot(2, 1, 2);
|
||||||
|
hold on;
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||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_geo1_est), '.')
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_geo2_est), '.')
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(-squeeze(freqresp(G_geo, f, 'Hz')).*(1i*2*pi*f)), 'k-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
|
||||||
|
ylabel('Phase'); xlabel('Frequency [Hz]');
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||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
linkaxes([ax1,ax2], 'x');
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||||||
|
xlim([40, 400]);
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||||||
|
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% Accelerometers
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[tf_acc1_est, ~] = tfestimate(id_ol.d, id_ol.acc_1, win, [], [], 1/Ts); % [V/m]
|
||||||
|
[co_acc1_est, ~] = mscohere(id_ol.d, id_ol.acc_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
[tf_acc2_est, ~] = tfestimate(id_ol.d, id_ol.acc_2, win, [], [], 1/Ts); % [V/m]
|
||||||
|
[co_acc2_est, ~] = mscohere(id_ol.d, id_ol.acc_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
ax1 = subplot(2, 1, 1);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_acc1_est), '.')
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_acc2_est), '.')
|
||||||
|
plot(f, abs(squeeze(freqresp(G_acc, f, 'Hz')).*(1i*2*pi*f).^2), 'k-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('Amplitude'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
ax2 = subplot(2, 1, 2);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_acc1_est), '.')
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_acc2_est), '.')
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(squeeze(freqresp(G_acc, f, 'Hz')).*(1i*2*pi*f).^2), 'k-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
|
||||||
|
ylabel('Phase'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
linkaxes([ax1,ax2], 'x');
|
||||||
|
xlim([40, 400]);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
%% IFF development
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||||||
|
[tf_fmeas_est, f] = tfestimate(id_ol.u, id_ol.f_meas, win, [], [], 1/Ts); % [V/m]
|
||||||
|
[co_fmeas_est, ~] = mscohere(id_ol.u, id_ol.f_meas, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
% Model
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||||||
|
wz = 2*pi*103;
|
||||||
|
xi_z = 0.01;
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||||||
|
wp = 2*pi*238;
|
||||||
|
xi_p = 0.015;
|
||||||
|
|
||||||
|
Giff = 20*(s^2 + 2*xi_z*s*wz + wz^2)/(s^2 + 2*xi_p*s*wp + wp^2)*(s/3/pi/(1 + s/3/pi));
|
||||||
|
|
||||||
|
% Comparison model and identification
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||||||
|
figure;
|
||||||
|
ax1 = subplot(2, 1, 1);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_fmeas_est), '.')
|
||||||
|
plot(f, abs(squeeze(freqresp(Giff, f, 'Hz'))), 'k-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('Amplitude'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
ax2 = subplot(2, 1, 2);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_fmeas_est), '.')
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(squeeze(freqresp(Giff, f, 'Hz'))), 'k-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
|
||||||
|
ylabel('Phase'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
linkaxes([ax1,ax2], 'x');
|
||||||
|
xlim([40, 400]);
|
||||||
|
|
||||||
|
% Root Locus
|
||||||
|
gains = logspace(0, 5, 1000);
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(real(pole(Giff)), imag(pole(Giff)), 'kx');
|
||||||
|
plot(real(tzero(Giff)), imag(tzero(Giff)), 'ko');
|
||||||
|
for i = 1:length(gains)
|
||||||
|
cl_poles = pole(feedback(Giff, gains(i)/(s + 2*pi*2)));
|
||||||
|
plot(real(cl_poles), imag(cl_poles), 'k.');
|
||||||
|
end
|
||||||
|
ylim([0, 1800]);
|
||||||
|
xlim([-1600,200]);
|
||||||
|
xlabel('Real Part')
|
||||||
|
ylabel('Imaginary Part')
|
||||||
|
axis square
|
||||||
|
|
||||||
|
% Optimal Controller
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||||||
|
Kiff_opt = 110/(s + 2*pi*2);
|
||||||
|
|
||||||
|
%% New identification
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||||||
|
id_ol = load('./mat/identification_chirp_40_400.mat', 'd', 'acc_1', 'acc_2', 'geo_1', 'geo_2', 'f_meas', 'u', 't');
|
||||||
|
id_cl = load('./mat/identification_chirp_40_400_iff.mat', 'd', 'acc_1', 'acc_2', 'geo_1', 'geo_2', 'f_meas', 'u', 't');
|
||||||
|
|
||||||
|
% Used controller
|
||||||
|
Kiff = -110/(s + 2*pi*2);
|
||||||
|
|
||||||
|
[tf_G_ol_est, f] = tfestimate(id_ol.u, id_ol.d, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_G_ol_est, ~] = mscohere(id_ol.u, id_ol.d, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[tf_G_cl_est, ~] = tfestimate(id_cl.u, id_cl.d, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_G_cl_est, ~] = mscohere(id_cl.u, id_cl.d, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, co_G_ol_est, '-')
|
||||||
|
plot(f, co_G_cl_est, '-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
|
||||||
|
ylabel('Coherence'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
xlim([40, 400]); ylim([0, 1])
|
||||||
|
|
||||||
|
% Comparison model and identification
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
ax1 = subplot(2, 1, 1);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_G_ol_est), '-')
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_G_cl_est), '-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('Amplitude'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
ax2 = subplot(2, 1, 2);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_G_ol_est), '-')
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_G_cl_est), '-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
|
||||||
|
ylabel('Phase'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
linkaxes([ax1,ax2], 'x');
|
||||||
|
xlim([40, 400]);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
%% Excitation Signal
|
||||||
|
run setup;
|
||||||
|
|
||||||
|
% Get trasnfer function from input [V] to output displacement [m]
|
||||||
|
id_cl = load('./mat/identification_noise_iff_bis.mat', 'd', 'acc_1', 'acc_2', 'geo_1', 'geo_2', 'f_meas', 'u', 't');
|
||||||
|
|
||||||
|
win = hann(ceil(10/Ts));
|
||||||
|
|
||||||
|
[tf_G_cl_est, f] = tfestimate(id_cl.u, id_cl.d, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_G_cl_est, ~] = mscohere(id_cl.u, id_cl.d, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
G_d_est = -5e-6*(2*pi*230)^2/(s^2 + 2*0.3*2*pi*240*s + (2*pi*240)^2);
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
ax1 = subplot(2, 1, 1);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_G_cl_est), '-')
|
||||||
|
plot(f, abs(squeeze(freqresp(G_d_est, f, 'Hz'))), '--')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('Amplitude [m/V]'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
ax2 = subplot(2, 1, 2);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_G_cl_est), '-')
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(squeeze(freqresp(G_d_est, f, 'Hz'))), '--')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
|
||||||
|
ylabel('Phase'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
linkaxes([ax1,ax2], 'x');
|
||||||
|
xlim([10, 1000]);
|
||||||
|
|
||||||
|
%
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||||||
|
ht = load('./mat/huddle_test.mat', 'd', 'acc_1', 'acc_2', 'geo_1', 'geo_2', 'f_meas', 'u', 't');
|
||||||
|
|
||||||
|
ht.d = detrend(ht.d, 0);
|
||||||
|
ht.acc_1 = detrend(ht.acc_1, 0);
|
||||||
|
ht.acc_2 = detrend(ht.acc_2, 0);
|
||||||
|
ht.geo_1 = detrend(ht.geo_1, 0);
|
||||||
|
ht.geo_2 = detrend(ht.geo_2, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
win = hann(ceil(10/Ts));
|
||||||
|
|
||||||
|
[p_d, f] = pwelch(ht.d, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_acc1, ~] = pwelch(ht.acc_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_acc2, ~] = pwelch(ht.acc_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_geo1, ~] = pwelch(ht.geo_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_geo2, ~] = pwelch(ht.geo_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
% Generate Time domain signal with wanted PSD
|
||||||
|
Fs = 1/Ts; % Sampling Frequency [Hz]
|
||||||
|
|
||||||
|
t = 0:Ts:180; % Time Vector [s]
|
||||||
|
u = sqrt(Fs/2)*randn(length(t), 1); % Signal with an ASD equal to one
|
||||||
|
|
||||||
|
G_exc = 0.2e-6/(1 + s/2/pi/2)/(1 + s/2/pi/50);
|
||||||
|
|
||||||
|
y_d = lsim(G_exc, u, t);
|
||||||
|
|
||||||
|
[pxx, ~] = pwelch(y_d, win, 0, [], Fs);
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, sqrt(p_acc1)./abs(squeeze(freqresp(G_acc*s^2, f, 'Hz'))), ...
|
||||||
|
'DisplayName', 'Accelerometer');
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, sqrt(p_acc2)./abs(squeeze(freqresp(G_acc*s^2, f, 'Hz'))), ...
|
||||||
|
'HandleVisibility', 'off');
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 2);
|
||||||
|
plot(f, sqrt(p_geo1)./abs(squeeze(freqresp(G_geo*s, f, 'Hz'))), ...
|
||||||
|
'DisplayName', 'Geophone');
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 2);
|
||||||
|
plot(f, sqrt(p_geo2)./abs(squeeze(freqresp(G_geo*s, f, 'Hz'))), ...
|
||||||
|
'HandleVisibility', 'off');
|
||||||
|
plot(f, sqrt(pxx), 'k-', ...
|
||||||
|
'DisplayName', 'Excitation');
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 3);
|
||||||
|
plot(f, sqrt(p_d), 'DisplayName', 'Interferometer');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('ASD [$m/\sqrt{Hz}$]'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
title('Huddle Test')
|
||||||
|
legend();
|
||||||
|
|
||||||
|
% From displacement to Voltage
|
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|
y_v = lsim(G_exc*(1 + s/2/pi/50)/G_d_est/(1 + s/2/pi/5e3), u, t);
|
||||||
|
figure; plot(t, y_v)
|
||||||
|
figure; plot(t, lsim(G_pf, y_v, t))
|
||||||
|
|
||||||
|
%% Transfer function of inertial sensors
|
||||||
|
load('./mat/identification_noise_opt_iff.mat', 'd', 'acc_1', 'acc_2', 'geo_1', 'geo_2', 'f_meas', 'u', 't');
|
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|
%% Estimation of the inertial sensor transfer functions
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|
id = load('./mat/identification_noise_opt_iff.mat', 'd', 'acc_1', 'acc_2', 'geo_1', 'geo_2', 'f_meas', 'u', 't');
|
||||||
|
ht = load('./mat/huddle_test.mat', 'd', 'acc_1', 'acc_2', 'geo_1', 'geo_2', 'f_meas', 'u', 't');
|
||||||
|
|
||||||
|
ht.d = detrend(ht.d, 0);
|
||||||
|
ht.acc_1 = detrend(ht.acc_1, 0);
|
||||||
|
ht.acc_2 = detrend(ht.acc_2, 0);
|
||||||
|
ht.geo_1 = detrend(ht.geo_1, 0);
|
||||||
|
ht.geo_2 = detrend(ht.geo_2, 0);
|
||||||
|
ht.f_meas = detrend(ht.f_meas, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
id.d = detrend(id.d, 0);
|
||||||
|
id.acc_1 = detrend(id.acc_1, 0);
|
||||||
|
id.acc_2 = detrend(id.acc_2, 0);
|
||||||
|
id.geo_1 = detrend(id.geo_1, 0);
|
||||||
|
id.geo_2 = detrend(id.geo_2, 0);
|
||||||
|
id.f_meas = detrend(id.f_meas, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
% Compare PSD
|
||||||
|
run setup;
|
||||||
|
win = hann(ceil(10/Ts));
|
||||||
|
|
||||||
|
[p_id_d, f] = pwelch(id.d, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_id_acc1, ~] = pwelch(id.acc_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_id_acc2, ~] = pwelch(id.acc_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_id_geo1, ~] = pwelch(id.geo_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_id_geo2, ~] = pwelch(id.geo_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_id_fmeas, ~] = pwelch(id.f_meas, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
[p_ht_d, ~] = pwelch(ht.d, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_ht_acc1, ~] = pwelch(ht.acc_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_ht_acc2, ~] = pwelch(ht.acc_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_ht_geo1, ~] = pwelch(ht.geo_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_ht_geo2, ~] = pwelch(ht.geo_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_ht_fmeas, ~] = pwelch(ht.f_meas, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, p_ht_acc1, 'DisplayName', 'Huddle Test');
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, p_ht_acc2, 'HandleVisibility', 'off');
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 2);
|
||||||
|
plot(f, p_id_acc1, 'DisplayName', 'Identification Test');
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 2);
|
||||||
|
plot(f, p_id_acc2, 'HandleVisibility', 'off');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('PSD [$V^2/Hz$]'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
title('Huddle Test - Accelerometers')
|
||||||
|
legend();
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, p_ht_geo1, 'DisplayName', 'Huddle Test');
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, p_ht_geo2, 'HandleVisibility', 'off');
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 2);
|
||||||
|
plot(f, p_id_geo1, 'DisplayName', 'Identification Test');
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 2);
|
||||||
|
plot(f, p_id_geo2, 'HandleVisibility', 'off');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('PSD [$V^2/Hz$]'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
title('Huddle Test - Geophones')
|
||||||
|
legend();
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, p_ht_d, 'DisplayName', 'Huddle Test');
|
||||||
|
plot(f, p_id_d, 'DisplayName', 'Identification Test');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('PSD [$m^2/Hz$]'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
title('Huddle Test - Interferometers')
|
||||||
|
legend();
|
||||||
|
|
||||||
|
% tf and coh computation
|
||||||
|
[tf_acc1_est, f] = tfestimate(id.d, id.acc_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_acc1_est, ~] = mscohere(id.d, id.acc_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[tf_acc2_est, ~] = tfestimate(id.d, id.acc_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_acc2_est, ~] = mscohere(id.d, id.acc_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
[tf_geo1_est, ~] = tfestimate(id.d, id.geo_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_geo1_est, ~] = mscohere(id.d, id.geo_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[tf_geo2_est, ~] = tfestimate(id.d, id.geo_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_geo2_est, ~] = mscohere(id.d, id.geo_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
% Coherence
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, co_acc1_est, '-', 'DisplayName', 'Accelerometer')
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 1);
|
||||||
|
plot(f, co_acc2_est, '-', 'HandleVisibility', 'off')
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 2);
|
||||||
|
plot(f, co_geo1_est, '-', 'DisplayName', 'Geophone')
|
||||||
|
set(gca, 'ColorOrderIndex', 2);
|
||||||
|
plot(f, co_geo2_est, '-', 'HandleVisibility', 'off')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
|
||||||
|
ylabel('Coherence'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
xlim([2, 2e3]); ylim([0, 1])
|
||||||
|
legend();
|
||||||
|
|
||||||
|
% Models
|
||||||
|
G_acc = 1/(1 + s/2/pi/2500); % [V/(m/s2)]
|
||||||
|
G_geo = -1200*s^2/(s^2 + 2*0.7*2*pi*2*s + (2*pi*2)^2); % [[V/(m/s)]
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
% Transfer Functions
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
ax1 = subplot(2, 1, 1);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_acc1_est./(1i*2*pi*f).^2), '-')
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_acc2_est./(1i*2*pi*f).^2), '-')
|
||||||
|
plot(f, abs(squeeze(freqresp(G_acc, f, 'Hz'))), 'k-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('Amplitude [V/(m/s^2)]'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
ax2 = subplot(2, 1, 2);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_acc1_est./(1i*2*pi*f).^2), '-')
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_acc2_est./(1i*2*pi*f).^2), '-')
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(squeeze(freqresp(G_acc, f, 'Hz'))), 'k-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
|
||||||
|
ylabel('Phase'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
linkaxes([ax1,ax2], 'x');
|
||||||
|
xlim([2, 2e3]);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
ax1 = subplot(2, 1, 1);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_geo1_est./(1i*2*pi*f)), '-')
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_geo2_est./(1i*2*pi*f)), '-')
|
||||||
|
plot(f, abs(squeeze(freqresp(G_geo, f, 'Hz'))), 'k-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('Amplitude[V/(m/s)]'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
ax2 = subplot(2, 1, 2);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_geo1_est./(1i*2*pi*f)), '-')
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(tf_geo2_est./(1i*2*pi*f)), '-')
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*angle(squeeze(freqresp(G_geo, f, 'Hz'))), 'k-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
|
||||||
|
ylabel('Phase'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
linkaxes([ax1,ax2], 'x');
|
||||||
|
xlim([0.5, 2e3]);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
%% Compare signal
|
||||||
|
|
||||||
|
id.acc_1 = detrend(id.acc_1, 0);
|
||||||
|
id.acc_2 = detrend(id.acc_2, 0);
|
||||||
|
id.geo_1 = detrend(id.geo_1, 0);
|
||||||
|
id.geo_2 = detrend(id.geo_2, 0);
|
||||||
|
id.d = detrend(id.d, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
G_acc = 1/(1 + s/2/pi/2500); % [V/(m/s2)]
|
||||||
|
G_geo = -1200*s^2/(s^2 + 2*0.7*2*pi*2*s + (2*pi*2)^2); % [V/(m/s)]
|
||||||
|
|
||||||
|
G_hpf = (s/2/pi/2)/(1 + s/2/pi/2);
|
||||||
|
|
||||||
|
acc1_d = lsim(G_hpf*1/G_acc/(s + 2*pi)^2, id.acc_1, id.t);
|
||||||
|
acc2_d = lsim(G_hpf*1/G_acc/(s + 2*pi)^2, id.acc_2, id.t);
|
||||||
|
geo1_d = lsim(G_hpf*1/G_geo/(s + 2*pi), id.geo_1, id.t);
|
||||||
|
geo2_d = lsim(G_hpf*1/G_geo/(s + 2*pi), id.geo_2, id.t);
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(id.t, id.d);
|
||||||
|
plot(id.t, acc1_d);
|
||||||
|
plot(id.t, acc2_d);
|
||||||
|
plot(id.t, geo1_d);
|
||||||
|
plot(id.t, geo2_d);
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
xlabel('Time [s]'); ylabel('Displacement [m]');
|
||||||
|
|
||||||
|
% Fusion
|
||||||
|
wc = 2*pi*200;
|
||||||
|
G_hpf = (s/wc)/(1 + s/wc);
|
||||||
|
G_lpf = 1/(1 + s/wc);
|
||||||
|
|
||||||
|
ss_d = lsim(G_hpf, acc1_d, id.t) + lsim(G_lpf, geo1_d, id.t);
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(id.t, id.d);
|
||||||
|
plot(id.t, ss_d);
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
xlabel('Time [s]'); ylabel('Displacement [m]');
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
128
runtest.m
Normal file
128
runtest.m
Normal file
@ -0,0 +1,128 @@
|
|||||||
|
tg = slrt;
|
||||||
|
|
||||||
|
%%
|
||||||
|
f = SimulinkRealTime.openFTP(tg);
|
||||||
|
mget(f, 'int_enc.dat', 'data');
|
||||||
|
close(f);
|
||||||
|
|
||||||
|
%% Convert the Data
|
||||||
|
data = SimulinkRealTime.utils.getFileScopeData('data/int_enc.dat').data;
|
||||||
|
|
||||||
|
interferometer = data(:, 1);
|
||||||
|
encoder = data(:, 2);
|
||||||
|
u = data(:, 3);
|
||||||
|
t = data(:, 4);
|
||||||
|
|
||||||
|
save('./mat/int_enc_comp.mat', 'interferometer', 'encoder', 'u' , 't');
|
||||||
|
|
||||||
|
%%
|
||||||
|
interferometer = detrend(interferometer, 0);
|
||||||
|
encoder = detrend(encoder, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
%%
|
||||||
|
run setup;
|
||||||
|
|
||||||
|
win = hann(ceil(10/Ts));
|
||||||
|
|
||||||
|
[p_i, f] = pwelch(interferometer, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[p_e, ~] = pwelch(encoder, win, [], [], 1/Ts);
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|
%%
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|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, sqrt(p_i), 'DisplayName', 'Interferometer');
|
||||||
|
plot(f, sqrt(p_e), 'DisplayName', 'Encoder');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('ASD [$m/\sqrt{Hz}$]'); xlabel('Frequency [Hz]');
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||||||
|
grid;
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|
legend('location', 'northeast');
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%%
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|
run setup;
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|
win = hann(ceil(10/Ts));
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||||||
|
[tf_geo1_est, f] = tfestimate(d, geo_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_geo1_est, ~] = mscohere(d, geo_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
[tf_geo2_est, ~] = tfestimate(d, geo_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_geo2_est, ~] = mscohere(d, geo_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
[tf_acc1_est, ~] = tfestimate(d, encoder, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_acc1_est, ~] = mscohere(d, encoder, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
[tf_acc2_est, ~] = tfestimate(d, acc_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_acc2_est, ~] = mscohere(d, acc_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
%%
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||||||
|
figure;
|
||||||
|
|
||||||
|
hold on;
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|
plot(f, co_geo1_est, '-')
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||||||
|
plot(f, co_geo2_est, '-')
|
||||||
|
plot(f, co_acc1_est, '-')
|
||||||
|
plot(f, co_acc2_est, '-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
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|
ylabel('Coherence'); xlabel('Frequency [Hz]');
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|
hold off;
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%%
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figure;
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|
ax1 = subplot(2, 1, 1);
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|
hold on;
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|
plot(f, abs(tf_geo1_est), '-', 'DisplayName', 'Geo1')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
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|
ylabel('Amplitude'); xlabel('Frequency [Hz]');
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|
hold off;
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|
|
||||||
|
ax2 = subplot(2, 1, 2);
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||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*unwrap(angle(tf_geo1_est)), '-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
|
||||||
|
ylabel('Phase'); xlabel('Frequency [Hz]');
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|
hold off;
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|
linkaxes([ax1,ax2], 'x');
|
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|
%%
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|
figure;
|
||||||
|
ax1 = subplot(2, 1, 1);
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|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_acc1_est), '-', 'DisplayName', 'Acc1')
|
||||||
|
plot(f, abs(tf_acc2_est), '-', 'DisplayName', 'Acc2')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('Amplitude'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
ax2 = subplot(2, 1, 2);
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*unwrap(angle(tf_acc1_est)), '-')
|
||||||
|
plot(f, 180/pi*unwrap(angle(tf_acc2_est)), '-')
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'lin');
|
||||||
|
ylabel('Phase'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
|
||||||
|
linkaxes([ax1,ax2], 'x');
|
||||||
|
|
||||||
|
%%
|
||||||
|
win = hann(ceil(10/Ts));
|
||||||
|
|
||||||
|
[p_acc_1, f] = pwelch(encoder, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_acc12, ~] = mscohere(encoder, acc_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
[p_geo_1, ~] = pwelch(geo_1, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
[co_geo12, ~] = mscohere(geo_1, geo_2, win, [], [], 1/Ts);
|
||||||
|
|
||||||
|
p_acc_N = p_acc_1.*(1 - co_acc12);
|
||||||
|
p_geo_N = p_geo_1.*(1 - co_geo12);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
figure;
|
||||||
|
hold on;
|
||||||
|
plot(f, sqrt(p_acc_N)./abs(tf_acc1_est));
|
||||||
|
plot(f, sqrt(p_geo_N)./abs(tf_geo1_est));
|
||||||
|
hold off;
|
||||||
|
set(gca, 'Xscale', 'log'); set(gca, 'Yscale', 'log');
|
||||||
|
ylabel('PSD'); xlabel('Frequency [Hz]');
|
||||||
|
|
||||||
24
setup.m
Normal file
24
setup.m
Normal file
@ -0,0 +1,24 @@
|
|||||||
|
%%
|
||||||
|
s = tf('s');
|
||||||
|
Ts = 1e-4; % [s]
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||||||
|
|
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|
%% Pre-Filter
|
||||||
|
G_pf = 1/(1 + s/2/pi/10);
|
||||||
|
G_pf = c2d(G_pf, Ts, 'tustin');
|
||||||
|
|
||||||
|
% %% Force Sensor Filter (HPF)
|
||||||
|
% Gf_hpf = s/(s + 2*pi*2);
|
||||||
|
% Gf_hpf = tf(1);
|
||||||
|
% Gf_hpf = c2d(Gf_hpf, Ts, 'tustin');
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% %% IFF Controller
|
||||||
|
% Kiff = 1/(s + 2*pi*2);
|
||||||
|
% Kiff = c2d(Kiff, Ts, 'tustin');
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% %% Excitation Signal
|
||||||
|
% Tsim = 180; % Excitation time + Measurement time [s]
|
||||||
|
%
|
||||||
|
% t = 0:Ts:Tsim;
|
||||||
|
% % u_exc = timeseries(chirp(t, 0.1, Tsim, 1e3, 'logarithmic'), t);
|
||||||
|
% u_exc = timeseries(chirp(t, 40, Tsim, 400, 'logarithmic'), t);
|
||||||
|
% % u_exc = timeseries(y_v, t);
|
||||||
BIN
speedgoat_IO318_100k_CI_01585.mat
Normal file
BIN
speedgoat_IO318_100k_CI_01585.mat
Normal file
Binary file not shown.
BIN
test_encoder.slx
Normal file
BIN
test_encoder.slx
Normal file
Binary file not shown.
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