Trapezoidal Velocity Profile Trajectory

台形速度プロファイルを使用して複数のウェイポイントを通る軌跡を生成

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ライブラリ:
Robotics System Toolbox / Utilities

説明

Trapezoidal Velocity Profile Trajectory ブロックは、台形速度プロファイルに従う一連の与えられたウェイポイントを通る軌跡を生成します。このブロックは、与えられたウェイポイントと速度プロファイルのパラメーターに基づいて、軌跡の位置、速度、および加速度を出力します。

例

台形速度軌跡の生成

Simulink^® で Trapezoidal Velocity ブロックを使用して台形速度軌跡を生成する。

• ライブ スクリプトを開く

端子

入力

Time — 軌跡上の時間点

スカラー | ベクトル

軌跡上の時間点。スカラーまたはベクトルとして指定します。一般に、スカラーとして指定した場合、この値はシミュレーション時間と同期され、それを使用して軌跡をサンプリングする時間点が指定されます。ブロックは、その時点の軌跡変数のベクトルを出力します。時間をベクトルとして指定した場合、ブロックは各列がベクトルの各要素に対応する行列を出力します。

データ型: single | double

Waypoints — 軌跡上のウェイポイントの位置

n 行 p 列の行列

与えられた時間点における軌跡のウェイポイントの位置。n 行 p 列の行列として指定します。ここで、n は軌跡の次元で、p はウェイポイントの数です。

依存関係

この入力を有効にするには、[ウェイポイント ソース] を External に設定します。

PeakVel — 速度プロファイルのピーク速度

[1;2] (既定値) | スカラー | n 要素ベクトル | n 行 (p–1) 列の行列

プロファイル セグメントのピーク速度。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。このピーク速度は、台形速度プロファイル中に達した最高速度です。

スカラー値は、軌跡およびすべてのウェイポイント間のすべての要素に適用されます。n 要素ベクトルは、すべてのウェイポイント間の軌跡の各要素に適用されます。n 行 (p–1) 列の行列は、各ウェイポイントの軌跡の各要素に適用されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター数] を 1 または 2 に設定します。[パラメーター 1] または [パラメーター 2] を Peak Velocity に設定します。さらに、[パラメーター ソース] を External に設定します。

データ型: single | double

Accel — 速度プロファイルの加速度

[2;2] (既定値) | スカラー | n 要素ベクトル | n 行 (p–1) 列の行列

速度プロファイルの加速度。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。この加速度は、速度 0 から [ピーク速度] の値までの等加速度を定義します。

スカラー値は、軌跡およびすべてのウェイポイント間のすべての要素に適用されます。n 要素ベクトルは、すべてのウェイポイント間の軌跡の各要素に適用されます。n 行 (p–1) 列の行列は、各ウェイポイントの軌跡の各要素に適用されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター数] を 1 または 2 に設定します。[パラメーター 1] または [パラメーター 2] を Acceleration に設定します。さらに、[パラメーター ソース] を External に設定します。

データ型: single | double

EndTime — 軌跡セグメントの持続時間

[1;2] (既定値) | スカラー | n 要素ベクトル | n 行 (p–1) 列の行列

軌跡セグメントの持続時間。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。

スカラー値は、軌跡およびすべてのウェイポイント間のすべての要素に適用されます。n 要素ベクトルは、すべてのウェイポイント間の軌跡の各要素に適用されます。n 行 (p–1) 列の行列は、各ウェイポイントの軌跡の各要素に適用されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター数] を 1 または 2 に設定します。[パラメーター 1] または [パラメーター 2] を End Time に設定します。さらに、[パラメーター ソース] を External に設定します。

データ型: single | double

AccelTime — 速度プロファイルの加速フェーズの持続時間

[1;1] (既定値) | スカラー | n 要素ベクトル | n 行 (p–1) 列の行列

速度プロファイルの加速フェーズの持続時間。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。

スカラー値は、軌跡およびすべてのウェイポイント間のすべての要素に適用されます。n 要素ベクトルは、すべてのウェイポイント間の軌跡の各要素に適用されます。n 行 (p–1) 列の行列は、各ウェイポイントの軌跡の各要素に適用されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター数] を 1 または 2 に設定します。[パラメーター 1] または [パラメーター 2] を Acceleration Time に設定します。さらに、[パラメーター ソース] を External に設定します。

データ型: single | double

出力

q — 軌跡の位置

スカラー | ベクトル | 行列

軌跡の位置。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。n 次元の軌跡の Time の入力にスカラーを指定した場合、出力は n 要素のベクトルになります。Time の入力に m 要素のベクトルを指定した場合、出力は n 行 m 列の行列になります。

データ型: single | double

qd — 軌跡の速度

スカラー | ベクトル | 行列

軌跡の速度。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。n 次元の軌跡の Time の入力にスカラーを指定した場合、出力は n 要素のベクトルになります。Time の入力に m 要素のベクトルを指定した場合、出力は n 行 m 列の行列になります。

データ型: single | double

qdd — 軌跡の加速度

スカラー | ベクトル | 行列

軌跡の加速度。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。n 次元の軌跡の Time の入力にスカラーを指定した場合、出力は n 要素のベクトルになります。Time の入力に m 要素のベクトルを指定した場合、出力は n 行 m 列の行列になります。

データ型: single | double

パラメーター

ウェイポイント ソース — ウェイポイントのソース

Internal (既定値) | External

[ウェイポイント] パラメーターと [時間点] パラメーターをブロック パラメーターではなくブロック入力として指定するには、External を指定します。

ウェイポイント — 軌跡上のウェイポイントの位置

n 行 p 列の行列

与えられた時間点における軌跡のウェイポイントの位置。n 行 p 列の行列として指定します。ここで、n は軌跡の次元で、p はウェイポイントの数です。

パラメーター数 — 速度プロファイルのパラメーターの数

0 (既定値) | 1 | 2

速度プロファイルのパラメーターの数。0、1、または 2 として指定します。この値を増やすと、速度プロファイルのパラメーターを指定するための [パラメーター 1] と [パラメーター 2] が追加されます。

パラメーター 1 — 速度プロファイルのパラメーター

Peak Velocity | Acceleration | End Time | Acceleration Time

速度プロファイルのパラメーター。Peak Velocity、Acceleration、End Time、または Acceleration Time として指定します。このパラメーターを設定すると、この値を名前として使用してマスク内にパラメーターが作成されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター数] を 1 または 2 に設定します。

[パラメーター ソース] が Internal に設定されている場合、このパラメーターの値を名前として使用してマスク内にパラメーターが作成されます。

[パラメーター ソース] が External に設定されている場合、このパラメーターの値に基づいて入力端子が作成されます。

パラメーター 2 — 速度プロファイルのパラメーター

Peak Velocity | Acceleration | End Time | Acceleration Time

速度プロファイルのパラメーター。Peak Velocity、Acceleration、End Time、または Acceleration Time として指定します。このパラメーターを設定すると、この値を名前として使用してマスク内にパラメーターが作成されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター数] を 2 に設定します。

[パラメーター ソース] が Internal に設定されている場合、このパラメーターの値を名前として使用してマスク内にパラメーターが作成されます。

[パラメーター ソース] が External に設定されている場合、このパラメーターの値に基づいて入力端子が作成されます。

パラメーター ソース — ウェイポイントのソース

Internal (既定値) | External

速度プロファイルのパラメーターをブロック パラメーターではなくブロック入力として指定するには、External を指定します。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター数] を 1 または 2 に設定します。

ピーク速度 — 速度プロファイルのピーク速度

[1;2] (既定値) | スカラー | n 要素ベクトル | n 行 (p–1) 列の行列

プロファイル セグメントのピーク速度。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。このピーク速度は、台形速度プロファイル中に達した最高速度です。

スカラー値は、軌跡およびすべてのウェイポイント間のすべての要素に適用されます。n 要素ベクトルは、すべてのウェイポイント間の軌跡の各要素に適用されます。n 行 (p–1) 列の行列は、各ウェイポイントの軌跡の各要素に適用されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター数] を 1 または 2 に設定します。さらに、[パラメーター 1] または [パラメーター 2] を Peak Velocity に設定します。

データ型: single | double

加速度 — 速度プロファイルの加速度

[2;2] (既定値) | スカラー | n 要素ベクトル | n 行 (p–1) 列の行列

速度プロファイルの加速度。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。この加速度は、速度 0 から [ピーク速度] の値までの等加速度を定義します。

スカラー値は、軌跡およびすべてのウェイポイント間のすべての要素に適用されます。n 要素ベクトルは、すべてのウェイポイント間の軌跡の各要素に適用されます。n 行 (p–1) 列の行列は、各ウェイポイントの軌跡の各要素に適用されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター数] を 1 または 2 に設定します。さらに、[パラメーター 1] または [パラメーター 2] を Acceleration に設定します。

データ型: single | double

終了時間 — 軌跡セグメントの持続時間

[1;2] (既定値) | スカラー | n 要素ベクトル | n 行 (p–1) 列の行列

軌跡セグメントの持続時間。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。

スカラー値は、軌跡およびすべてのウェイポイント間のすべての要素に適用されます。n 要素ベクトルは、すべてのウェイポイント間の軌跡の各要素に適用されます。n 行 (p–1) 列の行列は、各ウェイポイントの軌跡の各要素に適用されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター数] を 1 または 2 に設定します。さらに、[パラメーター 1] または [パラメーター 2] を End Time に設定します。

データ型: single | double

加速時間 — 速度プロファイルの加速フェーズの持続時間

[1;1] (既定値) | スカラー | n 要素ベクトル | n 行 (p–1) 列の行列

速度プロファイルの加速フェーズの持続時間。スカラー、ベクトル、または行列として指定します。

スカラー値は、軌跡およびすべてのウェイポイント間のすべての要素に適用されます。n 要素ベクトルは、すべてのウェイポイント間の軌跡の各要素に適用されます。n 行 (p–1) 列の行列は、各ウェイポイントの軌跡の各要素に適用されます。

依存関係

このパラメーターを有効にするには、[パラメーター数] を 1 または 2 に設定します。さらに、[パラメーター 1] または [パラメーター 2] を Acceleration Time に設定します。

データ型: single | double

シミュレーション実行方法 — 実行するシミュレーションのタイプ

インタープリター型実行 (既定値) | コード生成

• インタープリター型実行 — MATLAB^® インタープリターを使用してモデルをシミュレートします。このオプションでは起動時間が短縮されますが、シミュレーション速度は [コード生成] より遅くなります。このモードでは、ブロックのソース コードをデバッグできます。

• コード生成 — 生成される C コードを使用してモデルをシミュレートします。シミュレーションをはじめて実行すると、Simulink によってブロック用の C コードが生成されます。モデルが変更されない限り、この C コードは後続のシミュレーションで再利用されます。このオプションでは起動時間が長くなりますが、後続のシミュレーションの速度は [インタープリター型実行] に匹敵します。

調整可能: No

ヒント

パフォーマンスを高めるには、次のオプションを検討してください。

• ウェイポイントまたはパラメーターの変更の数を最小限にする。

• [ウェイポイント ソース] パラメーターを Internal に設定する。

• [シミュレーション実行方法] パラメーターを [コード生成] に設定する。詳細については、インタープリター型実行とコード生成 (Simulink)を参照してください。

参照

[1] Lynch, Kevin M., and Frank C. Park. Modern Robotics: Mechanics, Planning and Control. Cambridge: Cambridge University Press, 2017.

[2] Spong, Mark W., Seth Hutchinson, and M. Vidyasagar. Robot Modeling and Control. John Wiley & Sons, 2006.

拡張機能

C/C++ コード生成
Simulink® Coder™ を使用して C および C++ コードを生成します。

バージョン履歴

R2019a で導入

参考

ブロック

• Polynomial Trajectory | Rotation Trajectory | Transform Trajectory

関数

• bsplinepolytraj | cubicpolytraj | quinticpolytraj | rottraj | transformtraj | trapveltraj