已知用ode45表征双足机器人动力学方程表达式,如何求方程中关节角度1对关节角度2的偏导的MATLAB
时间: 2023-09-06 09:04:43 浏览: 99
机器人运动学方程的Matlab求解.docx
### 回答1:
假设关节角度1和关节角度2分别对应于变量t的函数y1(t)和y2(t),则可以使用ode45求解这两个函数随时间的变化。然后,我们可以使用MATLAB的符号计算工具箱来求解它们之间的偏导数。具体步骤如下:
1. 使用ode45求解关节角度1和关节角度2随时间的变化。假设ode45的输入函数为f(t,Y),其中Y是一个2×1的向量,分别表示y1和y2,那么可以在MATLAB中使用以下代码求解它们:
```
[t,Y] = ode45(@f,[t0 tf],[y10;y20]);
y1 = Y(:,1); % 取出y1的值
y2 = Y(:,2); % 取出y2的值
```
其中,t0和tf分别表示起始时间和终止时间,y10和y20分别表示y1和y2在t0时刻的初始值。
2. 利用符号计算工具箱求解偏导数。假设关节角度1和关节角度2的动力学方程为f1(y1,y2,t)和f2(y1,y2,t),则可以使用MATLAB的符号计算工具箱来求解它们之间的偏导数。具体代码如下:
```
syms y1(t) y2(t)
f1 = ... % y1的动力学方程
f2 = ... % y2的动力学方程
df1dy2 = diff(f1,y2); % 求f1对y2的偏导数
df2dy1 = diff(f2,y1); % 求f2对y1的偏导数
```
其中,diff函数表示求导数,y1(t)和y2(t)表示关节角度1和关节角度2随时间的函数。
3. 将求出的偏导数代入到ode45求解的结果中,得到关节角度1对关节角度2的偏导数。具体代码如下:
```
df1dy2_fun = matlabFunction(df1dy2); % 将符号表达式转化为函数句柄
df2dy1_fun = matlabFunction(df2dy1); % 将符号表达式转化为函数句柄
dy1dy2 = df1dy2_fun(y1,y2,t).*ones(size(y1)) + df2dy1_fun(y1,y2,t).*eye(size(y1)); % 求dy1/dy2
```
其中,matlabFunction函数可以将符号表达式转化为函数句柄,.*表示矩阵对应元素相乘,eye函数表示生成单位矩阵。最终的结果dy1dy2是一个矩阵,表示关节角度1对关节角度2的偏导数随时间的变化。
### 回答2:
要求解动力学方程中关节角度1对关节角度2的偏导数,我们可以使用MATLAB中的符号计算工具箱进行求解。
首先,需要定义符号变量用于表示关节角度1和关节角度2。我们可以使用 `syms` 命令来定义这些变量,例如:
```
syms q1 q2
```
接下来,需要将动力学方程表达式进行符号化表示。假设动力学方程的表达式为 `f(q1, q2)`,表示关节角度1和关节角度2的关系。我们可以将这个表达式符号化,例如:
```
eq = f(q1, q2);
```
然后,可以使用 `diff` 命令对方程进行求导。偏导数的计算可以通过指定哪个变量求导来完成。我们可以使用以下命令计算关节角度1对关节角度2的偏导数:
```
d_eq = diff(eq, q1);
```
最后,我们可以将得到的偏导数以函数的形式表示出来,便于以后在MATLAB中调用。可以使用 `matlabFunction` 命令将符号表达式转换为函数。例如:
```
d_fun = matlabFunction(d_eq, 'Vars', [q1, q2]);
```
至此,我们就成功地求得了动力学方程中关节角度1对关节角度2的偏导数,并将其表示为一个MATLAB函数 `d_fun`。
请注意,以上过程中的变量名可以根据实际情况进行调整。另外,在实际求解过程中,需要保证动力学方程表达式的符号化表示和求导的变量的对应正确,以及求导运算的合法性等。最好在使用符号计算工具箱进行计算前阅读相关文档或资料,以便更好地理解和应用。
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