基于Matlab的下中国象棋机器人建模与仿真PPT

MATLAB建模与仿真应用程序_第12章机器人控制系统的设计与仿真

1. 仿真实例一：针对带有摩擦的情况
根据动力学模型及控制律完成控制器 S 函数“chap12_1ctrl.m”、被控对象 S 函数“chap12_1plant.m”及作图程序“chap12_1plot.m” M文件的编写。
12.1 基于模糊补偿的机器人自适应模糊控制
12.1.4 仿真实例
1. 仿真实例一：针对带有摩擦的情况 9. 运行仿真模型
系统函数模块的参数设置
12.1 基于模糊补偿的机器人自适应模糊控制
12.1.4 仿真实例
1. 仿真实例一：针对带有摩擦的情况 4. 模型参数设置
数据输出模块的参数设置
仿真时间模块的参数设置
12.1 基于模糊补偿的机器人自适应模糊控制
12.1.4 仿真实例
1. 仿真实例一：针对带有摩擦的情况
5. 仿真参数设置
12.2 工作空间中机器人的神经网络自适应控制
12.2.4 仿真实例
6. 运行仿真模型
末关节节点的位置跟踪
末关节节点的速度跟踪
12.2 工作空间中机器人的神经网络自适应控制
12.2.4 仿真实例
6. 运行仿真模型
末关节节点的位置跟踪
的逼近
第12章结束
自适应模糊控制器的设计，不需要对被控对象建立精确的数学模型，它能对模糊系统的参数进行在线调整，设计合适的自适应律来保证控制系统的稳定性。
12.1 基于模糊补偿的机器人自适应模糊控制
12.1.1 机器人动力学模型建立
机器人系统的动力学模型反映了系统中各个关节位置、速度和加速度三者之间的数学关系。
普通高等教育系列教材
MATLAB 建模与仿真应用教程
MATLAB建模与仿真应用教程第12章机器人控制系统的设计与仿真

基于PLC的直角坐标中国象棋机器人

三轴伺服机器人设计与应用摘要：本文提出了一种新的三轴全伺服机器人的设计。

详细的设计工作包括机械结构设计和三个相互垂直的工具。

机器人的所有轴都是由交流同步伺服电机驱动的。

这是基于机械结构、电气系统与DSP和可编程逻辑器件(CPLD)设计的。

DSP TMSF2812用于实现数字信号处理和人工机器接口。

使用CPLD进行逻辑计算和控制运行轨迹。

实验表明,该机器人可以精确地在预先设计轨迹上移动，三维空间速度和准确度高。

关键词：三轴伺服机器人，注塑模具机器人，机器人控制，运动控制，工业机器人简介自1961年以来,第一个机器人Unimation发生在麻省理工学院(MIT),越来越多的工作不断投资于研究和开发工业机器人。

关键应用机器人技术是材料处理、采摘、包装、堆垛、焊接、绘画、上胶、密封和装配在各种行业。

在塑料加工行业,注塑模具机器人可用于等广泛的领域涵盖的标签,从机器零件的自动切割和自动外卖,等[1]。

它已被证明加强戏剧性的生产效率和产品质量为工人,实现一个更健康的环境。

根据提供的数据CPPIA(中国塑料加工工业协会),作为最大的塑料工业基地,全国塑料机器的潜在需求将达到to100,000单位从75000年的75000辆。

在这些机器人,模具机器的订单和销售额将占38%左右。

假设只有30%的这些新增加的机器将配备注塑模具机器人,约11400机器人将提供给中国。

今天,注射模具的主要职业机器人形式进口欧盟,日本或中国台湾。

本文提出了一种新的三轴全伺服机器人的设计,包括机械结构设计、机器人控制和一些实验测试。

所有轴的机器人是由交流伺服电机驱动的。

它可以精确地移动在预先设计轨迹具有高速度和准确性。

II. 机器人机械结构和AC电力驱动系统的设计这个机器人的设计可以被分为四个部分:机械结构设计、伺服系统设计、气动电路设计,机器人控制的设计。

从图1,机器人设计在这个项目中包含了一个垂直的手臂,一个横向的手臂,导线臂和底座。

基于MATLABRoboticsToolbox的机器人学仿真实验教学-精品文档

基于MATLAB Robotics Toolbox 的机器人学仿真实验教学机器人学是一门高度交叉的前沿学科方向, 也是自动化和机电工程等相关专业的一门重要专业基础课。

在机器人学的教学和培训中, 实验内容一直是授课的重点和难点。

实物机器人通常是比较昂贵的设备, 这就决定了在实验教学中不可能运用许多实际的机器人来作为教学和培训的试验设备。

由于操作不方便、体积庞大等原因, 往往也限制了实物机器人在课堂授课时的应用。

此外, 由于计算量、空间结构等问题,当前大多数机器人教材只能以简单的两连杆机械手为例进行讲解,而对于更加实际的 6 连杆机械手通常无法讲解得很清楚。

因此, 各式各样的机器人仿真系统应运而生。

经过反复的比较,我们选择了MATLAB RoboticsToolbox [1] 来进行机器人学的仿真实验教学。

MATLABRobotics Toolbox 是由澳大利亚科学家Peter Corke开发和维护的一套基于MATLAB勺机器人学工具箱，当前最新版本为第8版,可在该工具箱的主页上免费下载提供了机器人学研究(petercorke/robot/) 。

Robotics Toolbox中的许多重要功能函数, 包括机器人运动学、动力学、轨迹规划等。

该工具箱可以对机器人进行图形仿真, 并能分析真实机器人控制时的实验数据结果, 因此非常适宜于机器人学的教学和研究。

本文简要介绍了Robotics Toolbox 在机器人学仿真实验教学中的一些应用, 具体内容包括齐次坐标变换、机器人对象构建、机器人运动学求解以及轨迹规划等。

1坐标变换机器人学中关于运动学和动力学最常用的描述方法是矩阵法, 这种数学描述是以四阶方阵变换三维空间点的齐次坐标为基础的[2] 。

如已知直角坐标系{A} 中的某点坐标,那么该点在另一直角坐标系{B} 中的坐标可通过齐次坐标变换求得。

一般而言齐次变换矩阵是4X4的方阵,具有如下形式: 和分别表示{A}{B} 两坐标系之间的旋转变换和平移变换。

基于Matlab的下中国象棋机器人建模与仿真报告

课程设计课程名称_____ 机器人学题目名称_下中国象棋机器人设计学生学院___ ________专业班级_____ _________学号___ 学生姓名______ __________指导教师______ __________目录1、课程设计问题描述 (1)1.1基本要求 (1)1.2实现正运动学与工作空间 (1)1.3实现逆运动学轨迹规划 (1)1.4自由发挥项 (1)1.5附录要求 (1)2、六自由度机器人设计 (2)2.1机器人的基本构型设计 (2)2.2机器人的连杆长度设计 (2)3、正运动学实现与工作空间 (3)3.1机器人D H 法正运动学分析 (3)3.2机器人正运动学仿真结果与工作空间 (4)3.3仿真结果分析 (6)4、实现逆运动轨迹规划 (6)4.1微分法——画四棱锥 (6)微分法原理 (6)微分法仿真分析 (7)4.2数值法——下象棋 (7)数值法原理 (7)数值法仿真分析 (9)4.3 奇异值分析 (10)5、心得体会 (11)6、程序流程与代码附录 (12)6.1微分运动程序流程图解 (12)6.2部分代码附录 (12)1、课程设计问题描述1.1基本要求①设计一款六自由度机器人，要求2,3,4,5 关节中有一个是滑动关节，其余关节应为转动关节。

试构想该机器人的功能，并根据功能设定机器人的介绍参数（杆件长及关节极限）；②建立机器人的正运动学模型，进行M atlab 运动仿真。

（分析机器人的工作空间，制作机器人的各个运动的动画）。

1.2实现正运动学与工作空间①自行设计一个六自由度机器人，对其关节建立坐标系，注意包含滑动关节；②给出所设计的六自由度机器人的D-H 参数表；③推导所设计的六自由度机器人的正运动学，写出各个齐次变换矩阵；④使用MATLAB 编程，得出机器人工作空间，包含立体图和剖面图、机器人工作动画；⑤对设计的六自由度机器人机器的工作空间进行简单分析。

1.3实现逆运动学轨迹规划①这里特征机器人末端的轨迹规划，不是关节空间的轨迹规划；②要实现控制机器人末端在空间完成某种轨迹（如直线、圆弧、写字、画图等）；③可以采用求解逆运动的方程或者是利用微分运动；④写出详细的推导过程（公式）；⑤使用M ATLAB 编程仿真，得到仿真动画和图片。

数学建模MATLAB程序设计专题ppt课件

全局变量
全局变量(Global Variables)是可以在不同的函数工作空间和MATALB工作空间中共享使用的变量。用 global定义, 而且每个要共享全局变量的函数和工作空间,都必须逐个定义, 先定义后使用. 注意：由于全局变量在任何定义过的函数中都可以修改，因此不提倡使用全局变量；使用时应十分小心，建议把全局变量的定义放在函数体的开始，全局变量用大写字符命名。
M函数文件的基本格式
函数声明行
function [输出变量列表] = 函数名(输入变量列表)
H1行(用%开头的注释行) 在线帮助文本 (用%开头) 编写和修改记录(用%开头)
函数体
创建M函数文件并调用的步骤
编写函数代码将函数文件保存为“函数名.m”。在命令窗口输入命令调用程序
利用泛函命令求极小值
2. fminsearch函数：求多变量无约束非线性最小值。 x=fminsearch(h_fun,x0) x=fminsearch(‘funname’,x0) x0是最小值点的初始猜测值。
其它泛函命令
3 .fzero函数：求一维函数的零点，即求f(x)=0的根。 x=fzero(h_fun, x0, tol, trace) x=fzero(‘funname’, x0, tol, trace) x0有两个作用：预定待搜索零点的大致位置和搜索起始点；tol用来控制结果的相对精度，默认值为eps；trace指定迭代信息是否在运算中显示。
其它泛函命令
4. 数值积分：quad和quad8是基于数学上的正方形概念来计算函数的面积。 5. 微分方程的数值解：MATLAB提供ode23、ode45和ode113等多个函数求解微分方程的数值解。
泛函命令
在MATLAB中，所有以函数为输入变量的命令，都称为泛函命令。

MATLAB在数学建模中的应用ppt课件

y=
x^10+10^x+log(x)
>> diff(y) ans =
求 dy dx
Difference：差分 Differential：微分的
10*x^9+10^x*log(10)+1/x
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17
例5 设 yln(1x), 求 d 2 y
>> syms x;
d x 2 x1
>> y=log(1+x); >> a=diff(y,x,2) a=
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12
MATLAB操作窗口
双击桌面快捷键，启动软件。
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接受命令的窗口
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MATLAB在《微积分》中的应用 1、求函数值
例1 在命令窗口中键入表达式 zx2exyylnx3, 并求 x2,y4 时的函数值。
>> x=2,y=4 >>z=x^2+exp(x+y)-y*log(x)-3
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11
MATLAB的环境
➢ 菜单项； ➢ 工具栏； ➢ 【Command Window】命令窗口； ➢ 【Launch Pad】分类帮助窗口； ➢ 【Workspace】工作区窗口； ➢ 【Command History】指令历史记录窗口； ➢ 【Current Directory】当前目录选择窗口；
0
>> int(exp(-x^2/2),0,1)
ans =
erf (x) 2 xet2dt
0
1/2*erf(1/2*2^(1/2))*2^(1/2)*pi^(1/2)
ans 2 2 2et2dt

Matlab计算与仿真技术 PPT

MATLAB常用数学函数
指数函数
名称 exp log
含义
名称
含义
名称
E为底的指数 log10 自然对数 log2
10为底的对数 pow2 2为底的对数 sqrt
含义
2的幂平方根
复数函数
名称 abs angle
含义名称
绝对值 conj 相角 imag
含义
复数共轭复数虚部
名
含义
称
real 复数实部
内积累计元素总乘积
矩阵的MATLAB表示
直截了当输入
>>A=[1 2, 3; 4 5 6;7, 8 9]
冒号操作符
>>a=0:1:10 >>a=linspace(0,1,10) >>a=logspace(1,2,10)
MATLAB下矩阵的运算
矩阵的代数运算转置 B=A’ 加减乘 A+B A-B A*B 左除 A\B 即AX=B的解X=A-1B 右除 A/B 即XB=A的解X=AB-1 翻转 fliplr flipud rot90 乘方 A^B 点运算 A、*B A、/B A、\B A、^B A、’ 函数
M=size(A)
%在矩阵M中返回矩阵的行数、列数
len=length(A)
%返回矩阵A行数和列数中的最大值
特别矩阵
单位矩阵
eye(n)
%生成n维单位阵
eye(m,n) %生成m×n的单位阵
eye([m,n]) %生成m×n的单位阵
eye(size(A)) %生成与 A矩阵同样大小的单位矩阵
ones
名称
csc asec acsc sinh cosh tanh coth asinh acosh

象棋人机博弈系统的设计与实现

当国际象棋博弈已经发展到一个比较成熟的阶段，对中国象棋博弈的研究才刚刚开始。直到1981年，张耀腾发表了第一篇研究中国象棋人机博弈的文章《人造智慧在电脑象棋上的应用》。他在他的文章中以残局做实验，提出了局面评估函数是静态子力值、棋子机动性、棋子的位置、威胁和保护等之和，但是缺乏对全局的把握。1982廖嘉成发表的《利用计算机象棋的实验》，其中包括对开局、中局和残局的研究。1983年周玉龙、黄少龙一起开发的《象棋排局系列软盘》系统，实现了电脑与人的对弈。这些研究成果为象棋软件的发展奠定了基础。
本文研究了中国象棋在电脑上的局面表示，走棋过程中走法生成和局面评估、博弈树搜索等一系列的问题。通过visualC++开发平台和MFC文档视图体系结构实现了一个包括人人对战、人机对战、残局保存、读取残局、悔棋、还原等功能模块的中国象棋人机博弈系统。
本系统为象棋爱好者提供了一个平台，满足了玩家对中国象棋的基本需求。
到了九十年代，中国象棋软件开始发展起来了，出现了一些比较着名的象棋软件，如《中国象棋》、《将族Ⅲ》、《象棋水浒战》、《象棋巫师》等，但是当时的象棋软件没有布局库，水平上比较弱。进入21世纪以后，中国象棋人机博弈的研究受到越来越多的关注，并且随着计算机硬件和软件水平的不断提高，象棋软件得到了很大水平上的提升。目前象棋软件比较厉害的是《新天机》、《台风引擎》、《象棋名手》、《新小虫》等，这些象棋软件基本上都有计算能力强，审局比较深入等优点，这也是现在中国象棋计算机博弈的正在进行进一步研究的地方。
如何让机器变得智能，可以和人类智力进行竞技，是本文研究的一个重要的问题，通过本文的研究，掌握人工智能的搜索、知识表示、计算，在人工智能领域进行一个深度的探索。
国内外棋类博弈的发展现状
人类对于机器棋类博弈的研究最早是开始于国际象棋，美国数学家香农通过几十年的研究，找到了编写国际象棋程序的方法，他提出了通过一个函数评估局面的优劣，函数主要考虑一般棋手会考虑到的一些问题，例如：棋子的棋力、棋子在棋盘上的位置、棋子间的相互制约和棋子的机动性等等。香农是国际象棋博弈理论的先驱。

MATLAB入门与作图实用数学建模为例ppt课件

幂运算可按元素对元素方式进行，不同大小或维数的数组是不能进行运算的.
设：a=[a1,a2,…,an], b=[b1,b2,…,bn] 则：a+b= [a1+b1,a2+b2,…,an+bn]
a.*b= [a1*b1,a2*b2,…,an*bn]
a./b= [a1/b1,a2/b2,…,an/bn]
MATLAB(fun)
返回
二、数组
MATLAB(shuzu1)
1. 创建简单的数组 x=[a b c d e f]创建包含指定元素的行向量.
x=first：last
创建从first开始，加1计数，到last结束的行向量.
x=first：increment：last
创建从first开始，加increment计数，到last结束的行向量.
while (expression) {commands}
end
只要在表达式(expression)里的所有元素为真，就执行 while和end语句之间的命令串{commands}.
例设银行年利率为11.25%.将10000元钱存入银行，问多长时间会连本带利翻一番？
MATLAB(while1)
3. if-else-end结构（1）有一个选择的一般形式是：
MATLAB(shuzu2)
3. 数组的方向
前面例子中的数组都是一行数列，是行方向分布的. 称之为行向量. 数组也可以是列向量，它的数组操作和运算与行向量是一样的，唯一的区别是结果以列形式显示.
产生列向量有两种方法：直接产生例 c=[1；2；3；4] 转置产生例 b=[1 2 3 4]; c=b′
后将该点集的坐标传给MATLAB函数画图.

MATLAB仿真实例ppt课件

精选PPT课件
41
3.1 工具箱介绍
控制系统工具箱将大量函数分成若干类，以方便按功能查找，以下列出主要的类。 ➢ 一般工具（General） ➢ 线性模型创建（ Creating Linear Models）
精选PPT课件
42
➢ 数据提取（Data Extraction） ➢ 变换工具（Conversions） ➢ 系统互连（System Interconnections） ➢ 系统增益和特性（ System Gain and
?一般工具general?线性模型创建creatinglinearmodels42ppt课件?数据提取dataextraction?变换工具conversions?系统互连systeminterconnections?系统增益和特性systemgainanddynamics?时域分析timedomainanalysis43ppt课件?频域分析frequencydomainanalysis?经典设计classicaldesign?极点配置poleplacement?最优设计lqrlqgdesign?状态模型statespacemodel?时延timedelays44ppt课件?模型维数和特性modeldimensionsandcharacteristics?重载的数学运算overloadedandarithmeticoperators?矩阵方程求解器matrixequationsolvers?命令行绘图工具commandlineplotcustomization45ppt课件32实例ss22transferfcnttoworkspaceytoworkspacestep0clock46ppt课件运行该模型并在命令窗口输入如下代码

《MATLAB与系统仿真》PPT课件

是系统某种特定性能的一种抽象形式。
模型的表达形式有物理模型和数学模型两类。
数学模型是系统的某种特征本质的数学表达式，是用数学公式来描述所研究的客观对象或系统中的某一方面的问题。
数
静态模型
学
连续系统模型
模
动态模型离散系统模型
型
编辑版ppt
15
三、系统仿真
一个较流行于工程技术界的定义是：仿真是通过对系统模型的实验去研究一个存在的或设计中的系统。这种定义适用于概括了所有工程的 (技术的)或非工程的(非技术的)系统。
30
工程实际对仿真技术提出的新需求：
１、减少模型的开发时间；２、提高模型建立的精度和实验的精度；３、改进人与人、人与计算机的通信。
编辑版ppt
31
本课程主要讲授内容１、系统建模的基本方法与模型处理技术２、连续系统的数字仿真程序通用算法
－数值积分仿真方法学３、连续系统模型的离散化处理技术 4、计算机仿真软件－MATLAB
动而发生变化的系统进行仿真称为离散事件系统仿真。其数学模型多用流程图或网络图来描述。
（3）混合系统仿真：
当系统的数学模型是由上述两类模型混合构成时，称为混合系统仿真。其仿真方法是将上述两类方法综合于一体。
（4）系统动力学仿真：当对象的数学模型是用系统动力学方程式来
描述时，该系统的仿真称为系统动力学仿真。
法。模拟计算机由一些基本的模拟运算部件组成，这些运算部件有：积分器、加法器、系数器、函数发生器、乘法器等。
模拟计算机是并行运算的，运算速度快，但精度不高，由于它可以实现传递函数为1/s的积分运算，可以方便地求解微分方程。
编辑版ppt
24
（2）数字计算机仿真：

建模培训matlab使用PPT课件

在信号处理中的应用
信号滤波
MATLAB提供了丰富的信号滤波频谱分析
利用MATLAB的FFT（快速傅里叶变换）函数，可以对信号进行频谱分析，提取信号的特征信息。
信号调制与解调
MATLAB可以用于信号的调制与解调过程，实现信号的传输与处理。
在控制系统中的应用
系统建模
利用MATLAB的Simulink工具箱，可以对控制系统进行建模，并进行仿真分析。
控制算法设计
MATLAB提供了多种控制算法，如PID控制、模糊控制等，可用于设计控制系统。
系统稳定性分析
通过MATLAB的稳定性分析工具，可以对控制系统进行稳定性评估和优化。
在机器学习中的应用
数据预处理
实时仿真
通过MATLAB与Simulink的集成，可以实现实时仿真和测试，提高开发效率。
与C/C的交互
MATLAB Coder
使用MATLAB Coder，可以将MATLAB代码转换为C/C代码，以便在嵌入式系统或高性能计算环境中运行。
调用C/C代码
通过MATLAB的MEX函数或MATLAB引擎API，可以在MATLAB中调用C/C代码，实现混合编程。
编写单元测试用例，对代码进行测试和验证，确保代码的正确
性和稳定性。
性能分析和优化
分析代码性能
使用MATLAB的性能分析工具，如Profiler，分析代码运行时间、内存占用等性能指标。
优化算法
根据性能分析结果，优化算法和数据结构，提高代码执行效率。
并行计算
利用MATLAB的并行计算工具箱，实现多核处理器上的并行计算，加速代码运行。
1980年代中
推出MATLAB 1.0，成为商业化的数学软件。

matlab Simulink建模与仿真.ppt [兼容模式]

第五章Simulink建模与仿真Ø系统仿真的基本概念Ø动态系统数学模型及其描述Ø动态系统的Simulink仿真Ø系统过零和代数环Ø子系统和S-函数Ø示例分析系统仿真的基本概念（一）系统（仿真的对象）•系统是指具有某些特定功能、按照某些规律结合起来、互相作用、互相依存的所有物体的集合或总和。

它具有整体性和相关性两个基本特征。

•研究系统通常从以下三方面考虑：实体：组成系统的元素、对象属性：实体的特征。

活动：系统由一个状态到另一个状态的变化过程系统仿真的基本概念（二）系统模型•系统模型是对实际系统的一种抽象，是系统本质的表述。

或者说模型是对真实世界中物体或过程的信息进行形式化的结果。

•系统仿真中所用的模型可分为实体模型和数学模型。

•实体模型，又称物理效应模型，是根据系统之间的相似性而建立起来的物理模型。

静态的实体模型最常见的是比例模型，如用于水洞实验以及实验水槽中的鱼雷比例模型。

模型类型静态系统模型动态系统模型连续系统模型离散事件系统集中参数分布参数时间离散数学描代数方程微分方程传递函数偏微分方差分方程、Z变换离散状态概率分布排系统仿真的基本概念述状态方程程方程队论应用举例系统稳态解工程动力学系统动力学热传导场计算机数据采样系统交通系统市场系统电话系统计算机分时系统Petri网状态机UML……系统仿真的基本概念（三）系统仿真的定义•系统仿真是以相似原理、系统技术、信息技术及其应用领域有关专业技术为基础，以计算机和各种专用物理效应设备为工具，利用系统仿真的特殊功效•安全性•经济性系统仿真的作用•优化系统设计。

在复杂的系统建立以前，能够通过改变仿真模型结构和调整参数来优化系统设计。

•对系统或系统的某一部分进行性能评价。

•节省经费。

仿真试验只需在可重复使用的模型上进行，所花费的成本比在实际产品上作试验低。

•重现系统故障，以便判断故障产生的原因。

•可以避免试验的危险性。