PX4模块设计之三十：Hysteresis类_px4 hysteresis

PX4模块设计之三十：Hysteresis类

• 1. Hysteresis类简介
• 2. Hysteresis类成员变量介绍
• 3. Hysteresis类迟滞逻辑
• 4. Hysteresis类重要方法
• • 4.1 Hysteresis(bool init_state)
  • 4.2 void set_hysteresis_time_from(const bool from_state, const hrt_abstime new_hysteresis_time_us)
  • 4.3 void set_state_and_update(const bool new_state, const hrt_abstime &now_us)
  • 4.4 void update(const hrt_abstime &now_us)
• 5. 总结

1. Hysteresis类简介

根据当前状态、期望状态、状态之间迁徙时间，通过迁徙时间和期望状态更新的迟滞算法来计算当前状态的类，能够过滤及稳定状态输出，同时带来一定的时间上的迟滞。

class Hysteresis

49 class Hysteresis
50 {
51 public:
52 	explicit Hysteresis(bool init_state) :
53 		_state(init_state),
54 		_requested_state(init_state)
55 	{}
56 	Hysteresis() = delete; // no default constructor
57 
58 	~Hysteresis() = default;
59 
60 	bool get_state() const { return _state; }
61 
62 	void set_hysteresis_time_from(const bool from_state, const hrt_abstime new_hysteresis_time_us);
63 
64 	void set_state_and_update(const bool new_state, const hrt_abstime &now_us);
65 
66 	void update(const hrt_abstime &now_us);
67 
68 private:
69 
70 	hrt_abstime _last_time_to_change_state{0};
71 
72 	hrt_abstime _time_from_true_us{0};
73 	hrt_abstime _time_from_false_us{0};
74 
75 	bool _state;
76 	bool _requested_state;
77 };

2. Hysteresis类成员变量介绍

1. hrt_abstime _last_time_to_change_state： 上一次状态变更时间
2. hrt_abstime _time_from_true_us： true --> false 状态变更迟滞时间
3. hrt_abstime _time_from_false_us：false --> true 状态变更迟滞时间
4. bool _state： 当前状态
5. bool _requested_state： 期望状态

3. Hysteresis类迟滞逻辑

1. 期望状态与当前状态一致，则继续维持该状态
2. 期望状态与当前状态不一致：若期望状态与上次期望状态一致，则表示期望状态稳定，维持当前期望状态，等待超时状态变更
3. 期望状态与当前状态不一致：若期望状态与上次期望状态不一致，则表示期望状态不稳定，更新最新的期望状态，并更新期望状态更新时间，等待状态稳定，超时变更

4. Hysteresis类重要方法

4.1 Hysteresis(bool init_state)

将状态初始化为设置的init_state(当前状态+期望状态)

Hysteresis(bool init_state) 
 ├──> _state = init_state
 └──> _requested_state = init_state

4.2 void set_hysteresis_time_from(const bool from_state, const hrt_abstime new_hysteresis_time_us)

设置状态迁徙需要的时间，单位us

set_hysteresis_time_from(const bool from_state, const hrt_abstime new_hysteresis_time_us)
 ├──> <from_state>
 │   └──> _time_from_true_us = new_hysteresis_time_us  // true -> false 状态迁徙需要的时间
 └──> <else>
     └──> _time_from_false_us = new_hysteresis_time_us  // false -> true 状态迁徙需要的时间

4.3 void set_state_and_update(const bool new_state, const hrt_abstime &now_us)

设置期望状态，并根据状态迁徙时间进行更新。

set_state_and_update(const bool new_state, const hrt_abstime &now_us)
 ├──> <new_state != _state><new_state != _requested_state>
 │   ├──> _requested_state = new_state
 │   └──> _last_time_to_change_state = now_us
 ├──> <else>
 │   └──> _requested_state = _state
 └──> update(now_us)

4.4 void update(const hrt_abstime &now_us)

根据迁徙时间及期望状态，更新当前状态。

update(const hrt_abstime &now_us)
 └──> <_requested_state != _state>
     ├──> const hrt_abstime elapsed = now_us - _last_time_to_change_state
     ├──> <_state && !_requested_state><elapsed >= _time_from_true_us>  // true -> false
     │   └──> _state = false;
     └──> <!_state && _requested_state><elapsed >= _time_from_false_us> // false -> true
         └──> _state = true;

5. 总结

Hysteresis类，通过不同状态迁徙时间设置，期望状态调整，过滤了不稳定二值状态，同时带来了一定时间上的迟滞。