三次樣條插補的實現


     機械臂的平滑運動需要確定各個軌跡點的位置、速度、各點間的運行時間,甚至還需要加速度。應對這種需求,一般驅動器設計會做三次樣條插值(Cubic Spline Interpolation),控制端需要發送PVT信息,沒有加速度信息。

相對於插值曲線函數規划,驅動器的問題在於跟蹤,因為規划的路徑是理想的,但實際上電機運行受各種擾動的影響,如何很好的動態跟蹤,達到設定目的才是關鍵。

設i為當前位置點坐標,j為下一位置點坐標,Δt為間隔時間,三次樣條插值的計算公式如下:

插值參數

d = P[t0] = P[i]

c = P[t0] = V[i]

b = -Δt -2 * ( 3 * ( P[i] - P[j] ) + Δt * ( 2 * V[i] + V[j] ) )

a = Δt -3 * ( 2 * ( P[i] - P[j] ) + Δt * ( V[i] + V[j] ) )

插值函數:

P(t) = a * t3 + b * t2 + c * t + d 

V(t) = 3a * t2 + 2b * t + c

A(t) = 6a * t + 2b

考慮實際運行中的各種擾動,必須實時更新軌跡函數,才能確保准時、准速到達目標點。


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