位置阻抗控制MATLAB仿真代码
时间: 2023-09-09 19:08:19 浏览: 208
机械臂阻抗控制Matlab仿真
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下面是一个简单的机械臂位置阻抗控制的MATLAB仿真代码,该代码使用Robotics System Toolbox来实现机械臂模型和控制器的定义:
```matlab
% 机械臂模型定义
robot = loadrobot('abbIrb120','DataFormat','column','Gravity',[0 0 -9.81]);
q0 = [0, pi/3, 0, -pi/3, 0, pi/4]; % 初始关节角度
robot.home(q0); % 将机械臂移动到初始位置
% 位置阻抗控制器定义
M = eye(6); % 机械臂的质量矩阵
B = eye(6); % 阻尼矩阵
K = 100*eye(6); % 刚度矩阵
ctrl = robotics.InverseDynamics('RigidBodyTree',robot,'Gravity',[0 0 -9.81]);
ctrl.Kp = K; % 设置控制器的刚度矩阵
ctrl.Kd = 2*sqrt(K)*B; % 设置控制器的阻尼矩阵
ctrl.MaxForce = [200, 200, 200, 200, 50, 50]; % 设置控制器的最大关节力
% 仿真环境定义
tspan = 0:0.01:10; % 仿真时间范围
x0 = [0.5, 0.5, 0.5, 0, 0, 0]; % 初始位置和速度
xdes = [0.5, 0.5, 0.3, 0, 0, 0]; % 期望位置和速度
fext = [0, 0, 0, 0, 0, 0]; % 外部力
% 执行仿真
[t,x] = ode45(@(t,x) impedanceControl(robot,ctrl,x,xdes,fext),tspan,x0);
% 画图
figure;
plot(t,x(:,1:3),'LineWidth',2);
xlabel('Time (s)');
ylabel('Position (m)');
legend({'x','y','z'});
grid on;
```
其中,impedanceControl函数是实现位置阻抗控制的核心代码,它的定义如下:
```matlab
function dx = impedanceControl(robot,ctrl,x,xdes,fext)
% 计算当前机械臂的状态
q = x(1:6);
dq = x(7:12);
J = geometricJacobian(robot,q);
M = massMatrix(robot,q);
C = coriolisMatrix(robot,q,dq);
G = gravityTorque(robot,q);
% 计算阻抗控制力
tau = ctrl(q,dq,dq,xdes,zeros(6,1),zeros(6,1),fext);
% 计算机械臂的加速度
ddq = inv(M)*(tau - C - G);
% 计算机械臂的状态变化率
dx = [dq; ddq];
end
```
该函数首先计算当前机械臂的动力学状态(质量矩阵、科里奥利力、重力矩等),然后使用阻抗控制器计算出适当的关节力,并根据力和动力学状态计算出机械臂的加速度和状态变化率。在仿真过程中,该函数被作为ode45函数的输入参数,用于计算每个时间步长内机械臂的状态变化。
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