已知变刚度阻尼双足机器人动力学方程,机器人中某变量对所有变量求偏导MATLAB
时间: 2023-06-24 19:07:08 浏览: 72
机器人运动学方程的Matlab求解.docx
假设机器人的动力学方程为:
$$M(q)\ddot{q}+C(q,\dot{q})\dot{q}+G(q)=\tau$$
其中,$q$是机器人的关节角度向量,$\dot{q}$是关节角速度向量,$\ddot{q}$是关节角加速度向量,$M(q)$是惯性矩阵,$C(q,\dot{q})$是科里奥利力矩阵和离心力矩阵的和,$G(q)$是重力矩阵,$\tau$是关节力矩向量。
对于某个变量$x$,对所有变量求偏导数,可以使用MATLAB中的符号运算工具箱。具体步骤如下:
1. 定义符号变量
```matlab
syms q1 q2 q3 q4 q5 q6 real % 定义关节角度符号变量
syms dq1 dq2 dq3 dq4 dq5 dq6 real % 定义关节角速度符号变量
syms ddq1 ddq2 ddq3 ddq4 ddq5 ddq6 real % 定义关节角加速度符号变量
syms tau1 tau2 tau3 tau4 tau5 tau6 real % 定义关节力矩符号变量
syms x real % 定义要求偏导数的变量
```
2. 计算动力学方程
```matlab
% 定义惯性矩阵
M = [m1*l1^2 + m2*(l1^2 + l2^2 + 2*l1*l2*cos(q2)) + I1 + I2, m2*(l2^2 + l1*l2*cos(q2)) + I2, 0, 0, 0, 0;
m2*(l2^2 + l1*l2*cos(q2)) + I2, m2*l2^2 + I2, 0, 0, 0, 0;
0, 0, m3*l3^2 + I3, 0, 0, 0;
0, 0, 0, m4*l4^2 + I4, 0, 0;
0, 0, 0, 0, m5*l5^2 + I5, 0;
0, 0, 0, 0, 0, m6*l6^2 + I6];
% 定义科里奥利力矩和离心力矩矩阵
C = [c11, c12, c13, c14, c15, c16;
c21, c22, c23, c24, c25, c26;
c31, c32, c33, c34, c35, c36;
c41, c42, c43, c44, c45, c46;
c51, c52, c53, c54, c55, c56;
c61, c62, c63, c64, c65, c66];
% 定义重力矩向量
G = [g1; g2; g3; g4; g5; g6];
% 计算动力学方程
f = M * [ddq1; ddq2; ddq3; ddq4; ddq5; ddq6] + C * [dq1; dq2; dq3; dq4; dq5; dq6] + G - [tau1; tau2; tau3; tau4; tau5; tau6];
```
3. 对所有变量求偏导数
```matlab
df = jacobian(f, [q1, q2, q3, q4, q5, q6, dq1, dq2, dq3, dq4, dq5, dq6]);
```
4. 计算对$x$的偏导数
```matlab
dx_df = jacobian(f, x);
```
注意,上述代码中的变量需要根据实际情况进行修改。此外,偏导数的计算结果也是符号表达式,需要使用MATLAB的简化函数进行简化。
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