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阻尼最小二乘法Matlab代码-Singularities_UR10:针对轨迹奇点设计的项目,旨在对比基于伪逆的方法...

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简介:
本项目利用Matlab开发了针对UR10机械臂的阻尼最小二乘法代码,专门处理轨迹规划中的奇异点问题,并与伪逆方法进行性能比较。 阻尼最小二乘法在机器人操纵器通用型UR10的运动学控制中的影响开发:M.Sodano(2018)。指导教授:德卢卡。 该项目的目标是基于伪反演与阻尼最小二乘(DLS)方法设计用于不同轨迹仿真的运动控制器,并最终通过V-REP进行验证。逆微分运动学问题通常涉及将末端执行器的初始位置和速度分配给机器人,以确定实现目标所需的关节速度。当雅各比矩阵是方形且满秩时,可以通过简单的反演来解决这一问题;然而,如果雅各比不是方阵或不满秩,则需要采用替代策略。 伪反演 伪反演是一种约束最小化问题的解法:它试图使关节速度尽可能小的同时满足微分运动学的要求。尽管解决方案并非唯一存在,但如果雅各比矩阵是满职的,那么使用几何雅可比风格的地方可以采纳此方法作为合适的选择方案之一。 阻尼最小二乘(DLS) DLS为无约束优化问题提供解法,在这种情况下$lambda$是一个参数,它衡量了使微分运动学上的关节速度(即误差)尽可能小的重要性。远离奇异性区域时,通常设置$\lambda=0$以获得与伪反演相同的解决方案;而在接近奇异点的条件下,则需调整其值。 这两种方法在机器人操作中提供了灵活且有效的手段来处理逆动力学问题,并特别适用于那些雅各比矩阵非满秩或接近奇异性的场景。

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    本项目利用Matlab开发了针对UR10机械臂的阻尼最小二乘法代码,专门处理轨迹规划中的奇异点问题,并与伪逆方法进行性能比较。 阻尼最小二乘法在机器人操纵器通用型UR10的运动学控制中的影响开发:M.Sodano(2018)。指导教授:德卢卡。 该项目的目标是基于伪反演与阻尼最小二乘(DLS)方法设计用于不同轨迹仿真的运动控制器,并最终通过V-REP进行验证。逆微分运动学问题通常涉及将末端执行器的初始位置和速度分配给机器人,以确定实现目标所需的关节速度。当雅各比矩阵是方形且满秩时,可以通过简单的反演来解决这一问题;然而,如果雅各比不是方阵或不满秩,则需要采用替代策略。 伪反演 伪反演是一种约束最小化问题的解法:它试图使关节速度尽可能小的同时满足微分运动学的要求。尽管解决方案并非唯一存在,但如果雅各比矩阵是满职的,那么使用几何雅可比风格的地方可以采纳此方法作为合适的选择方案之一。 阻尼最小二乘(DLS) DLS为无约束优化问题提供解法,在这种情况下$lambda$是一个参数,它衡量了使微分运动学上的关节速度(即误差)尽可能小的重要性。远离奇异性区域时,通常设置$\lambda=0$以获得与伪反演相同的解决方案;而在接近奇异点的条件下,则需调整其值。 这两种方法在机器人操作中提供了灵活且有效的手段来处理逆动力学问题,并特别适用于那些雅各比矩阵非满秩或接近奇异性的场景。
  • 求解机械臂问题
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    本研究采用阻尼最小二乘法解决机械臂逆问题,旨在提高计算稳定性与准确性,为复杂轨迹规划提供有效解决方案。 文件中的FW为正向运动学函数文件;stdtrans为标准DH连杆建模的函数文件;JA为DLS的函数文件;DLS.m为主函数文件。
  • MATLAB-DMD: 动态模式分解(DMD)
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    本项目提供一个使用Matlab实现动态模式分解(DMD)的工具箱,采用阻尼最小二乘法优化算法,适用于数据驱动的动力学系统分析。 动态模式分解(DMD)是由Peter Schmid在2008年提出的一种算法。给定时间序列数据,DMD能够计算出一系列模式,每个模式都与特定的振荡频率及衰减或增长相关联。对于线性系统而言,这些模式和频率类似于系统的正常模态;但在更一般的情况下,则是Koopman算子(合成算子)特征值及其对应的近似表达。由于每种DMD模式具有内在的时间行为特性,因此它与那些仅计算正交模式的降维方法不同,后者无法提供预定时间动态信息。 尽管基于DMD表示可能不如PCA那样简约紧凑,但由于其每个模式都代表了随时间变化并带有阻尼或驱动特征的正弦曲线行为,在物理意义上往往更加直观且具有解释力。理论上讲,动力学过程可以由以下公式描述: $$\frac{d\vec{\mathbf{x}}}{dt}=f(\vec{\mathbf{x}},t,\mu),$$ 其中$\vec{\mathbf{x}}$表示状态向量,而$f(\cdot)$是确定系统演化规则的函数。
  • CSAMT1D_INV.ZIP_CSAMT1D_INV_地球物理电磁__
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    本软件包包含用于处理地球物理电磁数据的程序CSAMT1D_INV,采用最小二乘法和阻尼最小二乘法进行数据分析与反演。 地球物理专业中的可控源音频大地电磁一维反演研究主要采用阻尼最小二乘法进行数据处理与分析。这种方法能够有效地解决在复杂地质条件下的一维模型构建问题,提高勘探精度和效率。
  • 定位算MATLAB__
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    本资源提供了一套用于实现最小二乘定位算法的MATLAB代码,旨在通过最小化误差平方和来优化位置估计。适合于研究与学习用途。 实现位置结算的MATLAB算法非常实用且可靠,值得大家尝试。
  • Gauss火箭飞行算(matlab)__gauss_
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    本文采用Gauss伪谱法在Matlab环境中进行火箭飞行轨迹的精确计算与优化,探讨了该方法在航天器轨道设计中的应用。 利用MATLAB实现高斯伪谱法的火箭飞行轨迹模拟。
  • Matlab仿真与SVD研究
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    本研究利用MATLAB仿真,对比分析了最小二乘法和奇异值分解(SVD)最小二乘法在参数估计中的性能差异。 使用Matlab仿真实现最小二乘法和总体最小二乘法(TLS)来估计假设的观测数据。这些数据包含均值为0、方差为1的高斯白噪声,取n=1,2,...,128。首先用TLS方法并设定AR阶数为4来估计AR参数以及正弦波频率;然后使用奇异值分解-总体最小二乘法(SVD-TLS)来估计同样的参数。 (1) 在仿真过程中,AR的阶数分别取为4和6。 (2) 执行SVD-TCS时,未知AR的具体阶数。该仿真实验至少运行二十次。
  • Matlab实现
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    本项目提供了一个使用MATLAB编写的程序,用于实现最小二乘法。该代码简洁高效,适用于多项式拟合等多种应用场景,是数据分析和科学计算中的实用工具。 最小二乘法是一种在数据拟合中广泛应用的数学方法,在工程、物理、统计及数据分析等领域有重要应用。它通过寻找使残差平方和最小化的线性模型参数来逼近观测数据点。本段落将探讨如何利用MATLAB的强大计算能力解决最小二乘问题,首先需要理解其基本原理:假设我们有一组观测数据点(x_i, y_i),目标是找到一条直线y = ax + b(或更复杂的函数形式)以最佳拟合这些数据。最小二乘法的目标是最小化所有观测点到这条线的垂直距离平方和,即残差平方和Σ((y_i - (ax_i + b))^2)。 通过求解目标函数对参数a、b偏导数并令其为零,可以得到一个关于这两个变量的方程组,进而求得最佳拟合参数。在MATLAB中,`lsqcurvefit`函数可用于实现这一过程;它是一个非线性最小二乘问题的通用求解器。 关键步骤包括:1. 数据预处理:读取观测数据,并将x和y值存储为向量或矩阵形式;2. 定义模型函数,例如线性、多项式等拟合类型;3. 设置初始参数估计;4. 使用`lsqcurvefit`函数进行计算,输入包括模型函数、观测数据及初始参数以获得最佳拟合参数;5. 计算残差评估拟合质量;6. 绘制结果对比原始数据点展示拟合效果。 `lsqcurvefit`通过迭代优化算法如梯度下降或牛顿法来最小化目标函数。除了处理线性问题,该工具还能应对非线性情形,只需用户定义相应模型即可。此外,MATLAB还提供了其他相关功能,例如`lsqnonlin`用于解决非线性最小二乘问题以及专门针对带约束条件的最小二乘问题的`lsqlin`。 如果涉及到L1正则化(即利用L1范数惩罚),这通常是为了实现稀疏解,在信号处理和机器学习中十分常见。附加文档可能包含对此方法更详细的解释、理论背景及代码使用说明,帮助理解并指导实际应用中的操作步骤。通过此MATLAB实例的学习与实践,可以掌握如何在不同情境下运用最小二乘法解决具体问题。
  • 标跟踪
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    本研究提出了一种基于最小二乘法的创新目标跟踪技术,有效提升目标定位精度与稳定性,在复杂环境中表现尤为突出。 最小二乘法用于实现对生成的真实轨迹进行目标跟踪。
  • C/C++中遗传算拟合函数实现
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    本项目通过C/C++语言实现了遗传算法与最小二乘法在函数拟合上的应用,并进行了性能对比分析。 对于任何函数,都可以通过泰勒公式将其展开为一元n次多项式,并利用遗传算法来拟合该曲线并求解系数,以此实现曲线的拟合目的。同时,这种方法可以与最小二乘法进行比较。