一种基于绳索操控的两体动力学建模方法技术

本发明专利技术实施例公开一种基于绳索操纵的两体动力学建模方法，包括：S1、计算绳索长度及绳长变化率；S3、求取绳索姿态及绳索姿态角速度；S5、约束分离广义坐标，得到缆绳收放的速度；S7、根据加速度约束方程建立动力学方程；S9、在所述加速度约束方程中加入修正项，用绳长的变化量和绳长的导数进行反馈，得到修正后的动力学方程。

【技术实现步骤摘要】
一种基于绳索操控的两体动力学建模方法
本专利技术涉及力学领域。更具体地，涉及一种基于绳索操控的两体动力学建模方法。
技术介绍
近二十年，基于柔性绳索的多刚体动力学研究受到广泛关注，典型项目有空间绳索、水下电缆、伞舱回收系统、动力翼伞等。研究内容涉及多体动力学建模以及绳索动力学，一般从矢量力学和分析力学两个方向建模。矢量力学的理论基础是牛顿力学，通过分析对象的平衡力系以及速度、加速度之间关系进行分析，此方法需要考虑系统内部的约束力；而分析力学的理论基础是虚功原理，利用分析对象所受外力做的功和对象的能与速度、加速度之间关系进行分析，此方法着眼于整个系统，避免了约束反力。传统研究都是根据被控对象特点采取一些假设处理，如吊点方式的简化、两体自由度的简化等，而且没有考虑绳索长度变化影响。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术第一个实施例提供一种基于绳索操纵的两体动力学建模方法，包括：S1、计算绳索长度及绳长变化率；S3、求取绳索姿态及绳索姿态角速度；S5、约束分离广义坐标，得到缆绳收放的速度；S7本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于绳索操纵的两体动力学建模方法，其特征在于，包括：/nS1、计算绳索长度及绳长变化率；/nS3、求取绳索姿态及绳索姿态角速度；/nS5、约束分离广义坐标，得到缆绳收放的速度；/nS7、根据加速度约束方程建立动力学方程；/nS9、在所述加速度约束方程中加入修正项，用绳长的变化量和绳长的导数进行反馈，得到修正后的动力学方程。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于绳索操纵的两体动力学建模方法，其特征在于，包括：
S1、计算绳索长度及绳长变化率；
S3、求取绳索姿态及绳索姿态角速度；
S5、约束分离广义坐标，得到缆绳收放的速度；
S7、根据加速度约束方程建立动力学方程；
S9、在所述加速度约束方程中加入修正项，用绳长的变化量和绳长的导数进行反馈，得到修正后的动力学方程。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括：
S11、获取初始时气囊体系和吊舱体系下的吊点坐标；
S13、求解发射系下气囊和吊舱上的吊点坐标；
S15、根据发射系下的吊点坐标求解得到绳索长度，利用相邻两个时刻的绳索长度差分，从而计算得到绳长变化率：



式中，lc_p(k)为当前时刻的绳长，lc_p(k-1)为上一时刻的绳长，ΔT为操作时长。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3包括：
S31、根据绳索在气囊体系下的坐标，求解得到绳索体系相对气囊的方位角和仰角：






式中，lc_p_x，lc_p_y，lc_p_z为绳索矢量在气囊体系下的坐标分量，θT，γT为绳索相对气囊的方位角和仰角；
S33、根据所述方位角和仰角得到绳索体系相对气囊体系的坐标转换矩阵AT_c：



S35、并利用相邻两个时刻的方位角和仰角差分，计算得到方位角和仰角的角速度：






S37、进一步得到绳索体系相对气囊体系的角速度





4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5包括：
缆绳收放的速度为约束引入的广义坐标，增广后的广义坐标如下：



式中，V1(1)为气囊质心相对发射系原点在气囊体系下的速度，为气囊在气囊体系下的角速度，为吊舱质心相对发射系原点在吊舱体系下的速度，为吊舱在吊舱...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕杰，姚焱熠，郑勇斌，吴天泽，姚雨晗，王蒙一，孟中杰，张庆兵，
申请(专利权)人：北京电子工程总体研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11