Fix display and speed of inverted pendulum (except axes background).
[scilab.git] / scilab / modules / cacsd / demos / pendulum / graphics.sci
1 //
2 // Scilab ( http://www.scilab.org/ ) - This file is part of Scilab
3 // Copyright (C) ????-2008 - INRIA
4 //
5 // This file is distributed under the same license as the Scilab package.
6 //
7
8  function P=initialize_display(xg,teta)
9    clf();a=gca();a.isoview='on';
10    drawlater();//f=gcf();f.pixmap='on'
11    a.data_bounds=[-0.4 -0.2;0.4 0.3];
12    a.margins=zeros(1,4);
13    y1=0;lb=l;hc=0.05;lc=0.1;teta=.25;r=0.013
14    P=build_pendulum([xg,y1],[lc,hc,lb,teta,r])
15    xsegs([-0.4 0.4],[y1-2*r y1-2*r]);
16    drawnow();//show_pixmap()
17  endfunction
18
19
20 function [P]=dpnd()
21 //dpnd() scheme of experiment
22 //!
23   clf();
24   a=gca();
25   a.isoview='on';
26   f = gcf() ;
27   f.axes_size = [640,480];
28   a.data_bounds=[0 0;100 100];
29   a.margins(3:4)=[0 0.2];
30   drawlater()
31   xg=40;
32   y1=25;
33   lb=40;
34   hc=10;
35   lc=20;
36   teta=.25;
37   r=2.5;
38   P=build_pendulum([xg,y1],[lc,hc,lb,teta,r])
39  
40   //the floor
41   xarrows([10 90],[y1-5 y1-5],0);
42   xstring(90,y1,'x')
43   
44   // the force
45   yg=y1+hc/2, 
46   x2=xg+lc/2;
47   xarrows([x2 x2+10],[yg yg],2);
48   xstring(x2+20,yg,'u (force)',0,0);
49   
50   // the vertical
51   y2=y1+hc;
52   xsegs([xg xg],[y2 y2+lb]);e=gce();e.line_style=2;e.segs_color=-1;
53   
54   // the angle teta
55   xstring(xg+lb*sin(teta)/2,y2+lb*cos(teta),'a',0,0);
56   e=gce();e.font_size=3;
57   
58   //the differential equations
59   xstring(5,-9,['a'''' = (-sin(a)*cos(a)*(m/(m+M))*a''^2 + 2/(mb*l)*(sin(a)*m*g - qm*cos(a)*u))/d'
60                 'x'''' =  (u+m*(l/2)*(sin(a)a''^2-cos(a)*a''''))/(m+M);'
61                 'm: weight of the pendulum'
62                 'M: weight of the cart'
63                 'l: length of the pendulum'])
64   drawnow()
65 endfunction
66
67 function P=build_pendulum(o,params)
68   xg=o(1)
69   y1=o(2)
70   lc=params(1) //width of the cart
71   hc=params(2) //height of the cart
72   lb=params(3) //length of the pendulum
73   teta=params(4) //angle  of the pendulum
74   r=params(5) //radius of wires
75   y2=y1+hc;
76   x2=xg+lc/2;
77   x1=xg-lc/2;
78   
79   //cart
80   xrect([xg-lc/2,y1+hc,lc,hc]);e1=gce();
81   xfarcs([x1+lc/10-r;y1;2*r;2*r;0;360*64],1);e2=gce();
82   xfarcs([x2-2*r+lc/10-r;y1;2*r;2*r;0;360*64],1);e3=gce();
83
84   //pendulum
85   xsegs([xg,xg+lb*sin(teta)],[y2,y2+lb*cos(teta)]),
86   e4=gce();e4.thickness=2;e4.segs_color=-1;
87   P=glue([e4 e3 e2 e1])
88   P.user_data=[xg,lb]
89 endfunction
90  
91 function P=set_pendulum(P,x,theta)
92   p=P.user_data
93   xg=p(1);lb=p(2);
94   //translation
95   e=P.children(1);e.data(1)=e.data(1)+x-xg;
96   e=P.children(2).children;e.data(1)=e.data(1)+x-xg;
97   e=P.children(3).children;e.data(1)=e.data(1)+x-xg;
98   e=P.children(4);e.data(:,1)=e.data(:,1)+x-xg;
99   
100    //change the pendulum angle
101   e.data(2,:)=e.data(1,:)+[lb*sin(theta) lb*cos(theta)];
102   P.user_data(1)=x
103   //show_pixmap()
104 endfunction
105
106
107 function draw1()
108   f=gcf();f.figure_position=[10 10];xselect()
109   clf();
110   drawlater();//f.pixmap='on';
111   f.background=color('gray');
112   f.figure_size=[850,650];
113   y=y(:,1:70);  n=size(y,2);
114   a1=gca();sca(a1);
115   a1.axes_bounds=[0 0 0.5 0.5];
116   a1.data_bounds=[1,min(y(1,:));n max(y(1,:))];
117   a1.margins(1)=0.2;
118   a1.axes_visible='on';
119   a1.x_label.text='time';
120   a1.y_label.text='position';
121   disp(a1.background);
122   p1=xpoly(1,y(1,1));p1=gce();
123
124   a2=newaxes();sca(a2);
125   a2.axes_bounds=[0.5,0,0.5,0.5];
126   a2.data_bounds=[1,min(y(2,:));n max(y(2,:))];
127   a2.margins(1)=0.2;
128   a2.axes_visible='on';
129   a2.x_label.text='time';
130   a2.y_label.text='theta';
131   xpoly(1,y(2,1));;p2=gce();
132
133   a3=newaxes();
134   a3.axes_bounds= [0,0.5,1,0.5];
135   a3.isoview='on';
136   a3.data_bounds=[-0.4 -0.1;0.4 0.4];
137   y1=0;lb=l;hc=0.05;lc=0.1;teta=100*y(2,1);r=0.013;xg=100*y(1,1);
138   sca(a3);
139   P=build_pendulum([xg,y1],[lc,hc,lb,teta,r])
140   xsegs([-0.4 0.4],[y1-2*r y1-2*r]);
141
142   //show_pixmap();
143   drawnow()
144
145   for k=1:size(y,2)
146     drawlater();
147     xx=100*y(1,k);tt=100*y(2,k);
148     p1.data=[p1.data;k,y(1,k)];
149     p2.data=[p2.data;k,y(2,k)];
150     P=set_pendulum(P,xx,tt);
151     drawnow();
152   end
153   //f.pixmap='off'
154 endfunction
155
156 function draw2()
157   f=gcf();f.figure_position=[10 10];xselect()
158   clf();
159   //f.pixmap='on';
160   drawlater()
161   f.figure_size=[850,650];
162   f.background=color('gray');
163   yd=yd(:,1:100);  n=size(yd,2);
164   c = kr*yd(5:8,:) //control
165   theta = yd(3,:) //angle
166   thetaE= yd(7,:) // estimated angle
167   x = yd(1,:)
168   
169   a1=gca();sca(a1);
170   a1.axes_bounds=[0 0 0.5 0.5];
171   a1.data_bounds=[min(t1),min(c);t1(n) max(c)];
172   a1.margins(1)=0.2;
173   a1.axes_visible='on';
174   a1.x_label.text='time';
175   a1.y_label.text='Control (u)';
176   p1=xpoly(t1(1),c(1));p1=gce();
177
178   a2=newaxes();sca(a2);
179   a2.axes_bounds=[0.5,0,0.5,0.5];
180   a2.data_bounds=[t1(1),min([theta thetaE]);t1(n) max([theta thetaE])];
181   a2.margins(1)=0.2;
182   a2.axes_visible='on';
183   a2.x_label.text='time';
184   a2.y_label.text='theta';
185   xpoly(t1(1),theta(1));p2=gce();
186   xpoly(t1(1),thetaE(1));p3=gce();p3.line_style=2;
187
188   a3=newaxes();
189   a3.axes_bounds= [0,0.5,1,0.5];
190   a3.isoview='on';
191   a3.data_bounds=[-0.4 -0.1;0.4 0.4];
192   y1=0;lb=l;hc=0.05;lc=0.1;;r=0.013;
193   sca(a3);
194   P=build_pendulum([100*x(1),y1],[lc,hc,lb,100*theta(1),r])
195   xsegs([-0.4 0.4],[y1-2*r y1-2*r]);
196   drawnow()
197   //show_pixmap();
198
199   for k=1:n
200     drawlater();
201     xx=x(k);tt=theta(k);
202     p1.data=[p1.data;t1(k),c(k)];
203     p2.data=[p2.data;t1(k),theta(k)];
204     p3.data=[p3.data;t1(k),thetaE(k)];
205     P=set_pendulum(P,xx,tt);
206     drawnow();
207   end
208   //f.pixmap='off'
209   
210 endfunction