vehicle_platform/steer.cc

   1 /*
   2 This file is part of I am car.
   3
   4 I am car is free software: you can redistribute it and/or modify
   5 it under the terms of the GNU General Public License as published by
   6 the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
   7 (at your option) any later version.
   8
   9 I am car is distributed in the hope that it will be useful,
  10 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  11 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  12 GNU General Public License for more details.
  13
  14 You should have received a copy of the GNU General Public License
  15 along with I am car. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  16 */
  17
  18 #include <cmath>
  19 #include "bcar.h"
  20 #include "reeds_shepp.h"
  21 #include "steer.h"
  22
  23 #define ST2WHEELBASE 2.450
  24 #define ST2TURNINGRADI 10.82
  25 #define ST2MAXSTEERING atan(ST2WHEELBASE / ST2TURNINGRADI)
  26 #define ST4COUNT 10
  27 #define ST4KP 1
  28 #define ST4KI 0
  29 #define ST4KD 0
  30
  31 std::vector<RRTNode *> st1(RRTNode *init, RRTNode *goal)
  32 {
  33         float angl;
  34         float new_x;
  35         float new_y;
  36         float new_h;
  37         std::vector<RRTNode *> nodes;
  38         int i;
  39         for (i = 1; i < 2; i++) { // TODO
  40                 angl = atan2(goal->y() - init->y(), goal->x() - init->x());
  41                 new_x = init->x() + i * 1 * cos(angl); // TODO
  42                 new_y = init->y() + i * 1 * sin(angl); // TODO
  43                 new_h = goal->h();
  44                 nodes.push_back(new RRTNode(new_x, new_y, new_h));
  45         }
  46         return nodes;
  47 }
  48
  49 std::vector<RRTNode *> st2(RRTNode *init, RRTNode *goal)
  50 {
  51         float speed = 1;
  52         float angl = atan2(goal->y() - init->y(), goal->x() - init->x());
  53         float sa = angl - init->h(); // steering angle
  54         float co = cos(angl - init->h());
  55         float si = sin(angl - init->h());
  56         if (co < 0) {
  57                 speed = -speed;
  58                 if (si > 0)
  59                         sa = -sa;
  60         } else {
  61                 if (si < 0)
  62                         sa = -sa;
  63         }
  64         if (sa > ST2MAXSTEERING)
  65                 sa = ST2MAXSTEERING;
  66         if (sa < -ST2MAXSTEERING)
  67                 sa = -ST2MAXSTEERING;
  68         float new_h = init->h() + (speed / ST2WHEELBASE) * tan(sa);
  69         float new_x = init->x() + speed * cos(new_h);
  70         float new_y = init->y() + speed * sin(new_h);
  71         std::vector<RRTNode *> nodes;
  72         nodes.push_back(new RRTNode(new_x, new_y, new_h));
  73         return nodes;
  74 }
  75
  76 int cb_st3(double q[3], void *user_data)
  77 {
  78         std::vector<RRTNode *> *nodes = (std::vector<RRTNode *> *) user_data;
  79         nodes->push_back(new RRTNode(q[0], q[1], q[2]));
  80         return 0;
  81 }
  82
  83 std::vector<RRTNode *> st3(RRTNode *init, RRTNode *goal)
  84 {
  85         std::vector<RRTNode *> nodes;
  86         double q0[] = {init->x(), init->y(), init->h()};
  87         double q1[] = {goal->x(), goal->y(), goal->h()};
  88         ReedsSheppStateSpace rsss(10.82); // TODO const param
  89         rsss.sample(q0, q1, 1, cb_st3, &nodes); // TODO const
  90         return nodes;
  91 }
  92
  93 std::vector<RRTNode *> st4(RRTNode *init, RRTNode *goal)
  94 {
  95         std::vector<RRTNode *> nodes;
  96         BicycleCar bc(init->x(), init->y(), init->h());
  97
  98         float angl = atan2(goal->y() - init->y(), goal->x() - init->x());
  99         float co = cos(angl - init->h());
 100         //float si = sin(angl - init->h());
 101
 102         float speed = 1; // desired
 103         float gx = goal->x();
 104         float gy = goal->y();
 105         if (co < 0)
 106                 speed = -speed;
 107         float cerr = 0;
 108         float lerr = 0;
 109         float rx = 0; // recomputed goal x
 110         float ry = 0; // recomputed goal y
 111         float r = 0;
 112         int i = 0;
 113         for (i = 0; i < ST4COUNT; i++) {
 114                 // speed controller
 115                 cerr = speed - bc.speed();
 116                 bc.speed(ST4KP * cerr + ST4KI * lerr);
 117                 lerr += cerr;
 118                 // steer controller
 119                 rx = (gx - bc.x()) * cos(-bc.h()) -
 120                         (gy - bc.y()) * sin(-bc.h());
 121                 ry = (gx - bc.x()) * sin(-bc.h()) -
 122                         (gy - bc.y()) * cos(-bc.h());
 123                 if (ry != 0) {
 124                         r = pow(rx, 2) + pow(ry, 2) / (2 * ry);
 125                         bc.steer(1 / r);
 126                 }
 127                 // next iteration
 128                 bc.next();
 129                 nodes.push_back(new RRTNode(bc.x(), bc.y(), bc.h()));
 130         }
 131         return nodes;
 132 }