[發明專利]連續在軌運動的主體和分離體軌跡捕獲實驗運動分配方法

有效

• 申請號: 202010579070.2
• 申請日: 2020-06-23
• 公開（公告）號: CN111693246B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 林敬周;張濤;鐘俊;謝志江;李佳鑫;皮陽軍;解福田;張德煒;許曉斌;王雄;鄒東陽;趙健;宋代平
• 申請（專利權）人: 中國空氣動力研究與發展中心超高速空氣動力研究所;重慶大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00;G01M9/02;G01M9/06;G01M9/08
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

1.連續在軌運動的主體和分離體軌跡捕獲實驗運動分配方法，其特征在于，所述的運動分配方法使用的解耦機構包括串聯或并聯的主體機構和分離體機構；

所述的主體機構具有六個自由度，分別由串聯的六部分機構來控制，包括主體X向直線移動機構、主體Y向直線移動機構、主體Z向直線移動機構、主體α俯仰轉動機構、主體β偏航轉動機構和主體γ滾轉機構；主體X向直線移動機構、主體Z向直線移動機構、主體Y向直線移動機構均由電機與絲杠配合驅動，主體α俯仰轉動機構、主體β偏航轉動機構通過電機與直線變圓弧機構實現，主體γ滾轉機構由滾轉電機配合減速器驅動；主體模型固定在主體機構執行末端的主體支桿上，主體模型的質心位于主體機構的解耦點，主體機構狀態為主體解耦機構狀態；

所述的分離體機構具有六個自由度，分別由串聯的六部分機構來控制，包括分離體X向直線移動機構、分離體Y向直線移動機構、分離體Z向直線移動機構、分離體α俯仰轉動機構、分離體β偏航轉動機構和分離體γ滾轉機構；分離體X向直線移動機構、分離體Z向直線移動機構、分離體Y向直線移動機構均由電機與絲杠配合驅動，分離體α俯仰轉動機構、分離體β偏航轉動機構通過電機與直線變圓弧機構實現，分離體γ滾轉機構由滾轉電機配合減速器驅動；分離體模型固定在分離體機構執行末端的分離體支桿上，分離體模型的質心位于分離體機構的解耦點，分離體機構狀態為分離體解耦機構狀態；

所述的運動分配方法包括以下步驟：

a.采集主體模型和分離體模型當前時刻的當前位姿；

主體模型當前位姿A_Zo＝(x_Zo，y_Zo，z_Zo，α_Zo，β_Zo，θ_Zo)，分離體模型當前位姿A_Fo＝(x_Fo，y_Fo，z_Fo，α_Fo，β_Fo，θ_Fo)；

b.通過當前時刻的當前位姿的主體模型和分離體模型的氣動力數據，計算主體模型和分離體模型下一時間步長的理論位姿；

主體模型理論位姿A_Zn＝(x_Zn，y_Zn，z_Zn，α_Zn，β_Zn，θ_Zn)，分離體模型理論位姿A_Fn＝(x_Fn，y_Fn，z_Fn，α_Fn，β_Fn，θ_Fn)；

c.從當前位姿到達理論位姿，主體機構的三個角度自由度機構的運動角度分別為α_Zn-α_Z0，β_Zn-β_Z0，θ_Zn-θ_Z0；分離體機構的三個角度自由度機構的運動角度分別為α_Fn-α_F0，β_Fn-β_F0，θ_Fn-θ_F0；

d.計算當前位姿和理論位姿狀態下，主體模型和分離體模型的X向、Y向、Z向相對距離和相對距離變動量；

X向，主體模型當前位姿和分離體模型當前位姿相對距離x_Fo-x_Zo、主體模型理論位姿和分離體模型理論位姿相對距離x_Fn-x_Zn，相對距離變動量Sx＝x_Fn-x_Zn-x_Fo+x_Zo；

Y向，主體模型當前位姿和分離體模型當前位姿相對距離y_Fo-y_Zo、主體模型理論位姿和分離體模型理論位姿相對距離y_Fn-y_Zn，相對距離變動量Sy＝y_Fn-y_Zn-y_Fo+y_Zo；

Z向，主體模型當前位姿和分離體模型當前位姿相對距離z_Fo-z_Zo、主體模型理論位姿和分離體模型理論位姿相對距離z_Fn-z_Zn，相對距離變動量Sz＝z_Fn-z_Zn-z_Fo+z_Zo；

e.計算主體模型當前位姿和分離體模型當前位姿在X向、Y向、Z向的負端余量和正端余量；

將主體機構的X向、Y向、Z向的運動行程分別表示為[x_Zmin，x_Zmax]、[y_Zmin，y_Zmax]、[z_Zmin，z_Zmax]，則主體機構X向、Y向、Z向的負端余量分別為x_Zo-x_Zmin、y_Zo-y_Zmin、z_Zo-z_Zmin，正端余量分別為x_Zmax-x_Zo、y_Zmax-y_Zo、z_Zmax-z_Zo；

將分離體機構的X向、Y向、Z向的運動行程分別表示為[x_Fmin，x_Fmax]、[y_Fmin，y_Fmax]、[z_Fmin，z_Fmax]，則分離體機構X向、Y向、Z向的負端余量分別為x_Fo-x_Fmin、y_Fo-y_Fmin、z_Fo-z_Fmin，正端余量分別為x_Fmax-x_Fo、y_Fmax-y_Fo、z_Fmax-z_Fo；

f.按行程余量比重分配主體機構和分離體機構的運動；

主體機構的X向運動量為S_x*(x_Zo-x_Zmin)/(x_Zmin-x_Zmax)，數值為正，則運行方向為主體機構的X向正向，否則為主體機構的X向負向；

主體機構的Y向運動量為S_y*(y_Zo-y_Zmin)/(y_Zmin-y_Zmax)，數值為正，則運行方向為主體機構的Y向正向，否則為主體機構的Y向負向；

主體機構的Z向運動量為S_z*(z_Zo-z_Zmin)/(z_Zmin-z_Zmax)，數值為正，則運行方向為主體機構的Z向正向，否則為主體機構的Z向負向；

分離體機構的X向運動量為S_x*(x_Fo-x_Fmin)/(x_Fmin-x_Fmax)，數值為正，則運行方向為分離體機構的X向正向，否則為分離體機構的X向負向；

分離體機構的Y向運動量為S_y*(y_Fo-y_Fmin)/(y_Fmin-y_Fmax)，數值為正，則運行方向為分離體機構的Y向正向，否則為分離體機構的Y向負向；

分離體機構的Z向運動量為S_z*(z_Fo-z_Fmin)/(z_Fmin-z_Fmax)，數值為正，則運行方向為分離體機構的Z向正向，否則為分離體機構的Z向負向；

g.控制主體機構和分離體機構分別完成步驟c的角度運動和步驟f的X向、Y向、Z向運動，到達下一時間步長的主體模型理論位姿和分離體模型理論位姿。