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基本符号标准

向量
粗体小写字母
矩阵
粗体大写字母
坐标系
花体字母
坐标系的原点
斜体大写字母
坐标系的单位基向量
点P相对于惯性坐标系的绝对速度
点P相对于惯性坐标系的加速度
坐标系相对于坐标系的角速度
坐标系的绝对角速度
坐标系的绝对角加速度

SE(3)表示特殊欧几里得群(Special, Euclidean Group),他包括所有的三维欧几里得变换,包括平移和旋转,一个SE(3)变换可以由一个3×4的矩阵表示,前三列是旋转矩阵,,第四列是平移向量。SE(3)变换可以用于描述机器人在三维空间中的位姿。

SO(3)表示特殊正交群(Special Orthogonal Group),它包含了所有三维旋转矩阵,一个SO(3)可以由一个3×3的矩阵表示,他满足正交性和行列式为1的限制条件。SO(3)可以用于描述物体在三维空间中的旋转。

QR分解

QR分解(QR decomposition)是一种矩阵分解方法,它将一个矩阵分解为一个正交矩阵Q和一个上三角矩阵R的乘积。
具体地,对于一个m×n(m≥n)的矩阵A,QR分解可以写成
Q是一个m×m的正交矩阵,即Q的转置矩阵等于它的逆矩阵,满足
R是一个m×n的上三角矩阵,即R的主对角线以下的元素均为零。
QR分解有很多应用,例如线性回归、最小二乘法、PCA等。在这些应用中,QR分解可以用于求解一些矩阵的特征值和特征向量,而这些特征值和特征向量在数学和工程领域中都有广泛的应用。QR分解有多种算法实现,包括Gram-Schmidt正交化、Householder变换和Givens旋转等方法。其中,Householder变换和Givens旋转方法通常被认为是比较稳定和高效的QR分解算法。

向量的点乘与叉乘

假设
向量的点乘及其意义和性质
点乘的几何意义是用来表征或计算两个向量之间的夹角,以及方向上的投影
向量点乘的性质
MATLAB 中点乘函数为dot()
向量的叉乘及其意义

向量的叉乘

  • 计算向量的叉乘,可以通过另一种方式完成,将第一个向量写成反对称矩阵,然后计算矩阵与向量的叉乘
 
 

叉乘的意义

几何意义是得到一个垂直于构成平面的法向量,方向遵守右手定则,由于 指向
notion image
另外一个几何意义是等于由构成的平行四边形的面积。
notion image

叉乘的运算律

对于任意三个向量和实数,有如下规律
MATLAB中叉乘函数为cross()
Numpy中的叉乘与点乘
Simulink Adams联合仿真CMakeLists.txt讲解