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[blender.git] / intern / itasc / WDLSSolver.cpp
1 /* $Id$
2  * WDLSSolver.hpp.cpp
3  *
4  *  Created on: Jan 8, 2009
5  *      Author: rubensmits
6  */
7
8 #include "WDLSSolver.hpp"
9 #include "kdl/utilities/svd_eigen_HH.hpp"
10
11 namespace iTaSC {
12
13 WDLSSolver::WDLSSolver() : m_lambda(0.5), m_epsilon(0.1) 
14 {
15         // maximum joint velocity
16         m_qmax = 50.0;
17 }
18
19 WDLSSolver::~WDLSSolver() {
20 }
21
22 bool WDLSSolver::init(unsigned int nq, unsigned int nc, const std::vector<bool>& gc)
23 {
24         m_ns = std::min(nc,nq);
25     m_AWq = e_zero_matrix(nc,nq);
26     m_WyAWq = e_zero_matrix(nc,nq);
27     m_WyAWqt = e_zero_matrix(nq,nc);
28         m_S = e_zero_vector(std::max(nc,nq));
29         m_Wy_ydot = e_zero_vector(nc);
30         if (nq > nc) {
31                 m_transpose = true;
32             m_temp = e_zero_vector(nc);
33             m_U = e_zero_matrix(nc,nc);
34                 m_V = e_zero_matrix(nq,nc);
35             m_WqV = e_zero_matrix(nq,nc);
36         } else {
37                 m_transpose = false;
38             m_temp = e_zero_vector(nq);
39             m_U = e_zero_matrix(nc,nq);
40                 m_V = e_zero_matrix(nq,nq);
41             m_WqV = e_zero_matrix(nq,nq);
42         }
43     return true;
44 }
45
46 bool WDLSSolver::solve(const e_matrix& A, const e_vector& Wy, const e_vector& ydot, const e_matrix& Wq, e_vector& qdot, e_scalar& nlcoef)
47 {
48         double alpha, vmax, norm;
49         // Create the Weighted jacobian
50     m_AWq = A*Wq;
51         for (int i=0; i<Wy.size(); i++)
52                 m_WyAWq.row(i) = Wy(i)*m_AWq.row(i);
53
54     // Compute the SVD of the weighted jacobian
55         int ret;
56         if (m_transpose) {
57                 m_WyAWqt = m_WyAWq.transpose();
58                 ret = KDL::svd_eigen_HH(m_WyAWqt,m_V,m_S,m_U,m_temp);
59         } else {
60                 ret = KDL::svd_eigen_HH(m_WyAWq,m_U,m_S,m_V,m_temp);
61         }
62     if(ret<0)
63         return false;
64
65     m_WqV = (Wq*m_V).lazy();
66
67     //Wy*ydot
68         m_Wy_ydot = Wy.cwise() * ydot;
69     //S^-1*U'*Wy*ydot
70         e_scalar maxDeltaS = e_scalar(0.0);
71         e_scalar prevS = e_scalar(0.0);
72         e_scalar maxS = e_scalar(1.0);
73         e_scalar S, lambda;
74         qdot.setZero();
75         for(int i=0;i<m_ns;++i) {
76                 S = m_S(i);
77                 if (S <= KDL::epsilon)
78                         break;
79                 if (i > 0 && (prevS-S) > maxDeltaS) {
80                         maxDeltaS = (prevS-S);
81                         maxS = prevS;
82                 }
83                 lambda = (S < m_epsilon) ? (e_scalar(1.0)-KDL::sqr(S/m_epsilon))*m_lambda*m_lambda : e_scalar(0.0);
84                 alpha = m_U.col(i).dot(m_Wy_ydot)*S/(S*S+lambda);
85                 vmax = m_WqV.col(i).cwise().abs().maxCoeff();
86                 norm = fabs(alpha*vmax);
87                 if (norm > m_qmax) {
88                         qdot += m_WqV.col(i)*(alpha*m_qmax/norm);
89                 } else {
90                         qdot += m_WqV.col(i)*alpha;
91                 }
92                 prevS = S;
93         }
94         if (maxDeltaS == e_scalar(0.0))
95                 nlcoef = e_scalar(KDL::epsilon);
96         else
97                 nlcoef = (maxS-maxDeltaS)/maxS;
98     return true;
99 }
100
101 }