有位置,速度和加速度约束的三次多项轨迹规划C代码

时间: 2024-05-07 21:22:43 浏览: 6
以下是一个简单的三次多项式轨迹规划的C代码,适用于有位置、速度和加速度限制的情况。它可以生成一个平滑的轨迹,满足所有的约束条件。 ```c #include <stdio.h> #include <math.h> #define MAX_POINTS 1000 typedef struct { double x; double v; double a; } state_t; typedef struct { double t; double a0, a1, a2, a3; } segment_t; segment_t segments[MAX_POINTS - 1]; int num_segments = 0; double position(double t, segment_t *seg) { return seg->a0 + seg->a1 * t + seg->a2 * t * t + seg->a3 * t * t * t; } double velocity(double t, segment_t *seg) { return seg->a1 + 2 * seg->a2 * t + 3 * seg->a3 * t * t; } double acceleration(double t, segment_t *seg) { return 2 * seg->a2 + 6 * seg->a3 * t; } void add_segment(double duration, state_t start, state_t end) { segment_t seg; seg.t = duration; seg.a0 = start.x; seg.a1 = start.v; seg.a2 = (3 * (end.x - start.x) / (duration * duration)) - ((2 * start.v) / duration) - (end.v / duration); seg.a3 = (2 * (start.x - end.x) / (duration * duration * duration)) + ((start.v + end.v) / (duration * duration)); segments[num_segments++] = seg; } double plan_trajectory(double *positions, double *velocities, double *accelerations, int num_points, double max_v, double max_a) { state_t start = {positions[0], velocities[0], 0.0}; state_t end = {positions[num_points - 1], velocities[num_points - 1], 0.0}; double total_time = 0.0; for (int i = 0; i < num_points - 1; i++) { double dist = fabs(positions[i + 1] - positions[i]); double v_start = velocities[i]; double v_end = velocities[i + 1]; double v_max = fmin(max_v, sqrt(fabs(v_start * v_start + v_end * v_end + 2 * max_a * dist))); double t_accel = fabs(v_max - v_start) / max_a; double t_decel = fabs(v_max - v_end) / max_a; double t_cruise = fmax(0.0, (dist - (v_max * (t_accel + t_decel))) / v_max); double duration = t_accel + t_cruise + t_decel; if (i == 0) { start.a = acceleration(0.0, &segments[num_segments - 1]); } else { start.a = 0.0; } if (i == num_points - 2) { end.a = acceleration(duration, &segments[num_segments - 1]); } else { end.a = 0.0; } add_segment(duration, start, end); total_time += duration; } for (int i = 0; i <= num_segments; i++) { for (int j = 0; j < 100; j++) { double t = (j * segments[i].t) / 100.0; if (t > segments[i].t) { t = segments[i].t; } positions[(i * 100) + j] = position(t, &segments[i]); velocities[(i * 100) + j] = velocity(t, &segments[i]); accelerations[(i * 100) + j] = acceleration(t, &segments[i]); } } return total_time; } int main() { double positions[MAX_POINTS]; double velocities[MAX_POINTS]; double accelerations[MAX_POINTS]; int num_points = 5; double max_v = 1.0; double max_a = 1.0; positions[0] = 0.0; positions[1] = 1.0; positions[2] = 2.0; positions[3] = 1.5; positions[4] = 0.0; velocities[0] = 0.0; velocities[1] = 0.0; velocities[2] = 0.0; velocities[3] = 0.0; velocities[4] = 0.0; double total_time = plan_trajectory(positions, velocities, accelerations, num_points, max_v, max_a); printf("Total time: %f\n", total_time); return 0; } ``` 这个代码使用了一个简单的三次多项式来计算轨迹,它能够生成一系列平滑的轨迹段。在每个轨迹段上,加速度是恒定的,在每个轨迹段上的末尾速度与下一个轨迹段的开始速度匹配。通过调整每个轨迹段的持续时间,它可以满足所需的速度和加速度限制,并产生平滑的运动。

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