[發(fā)明專利]連續(xù)在軌運(yùn)動(dòng)的主體和分離體軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)分配方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010579070.2
• 申請(qǐng)日: 2020-06-23
• 公開（公告）號(hào): CN111693246B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心超高速空氣動(dòng)力研究所;重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M9/00
• 分類號(hào): G01M9/00;G01M9/02;G01M9/06;G01M9/08
• 代理公司: 北京中濟(jì)緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 王丹

本發(fā)明公開了一種連續(xù)在軌運(yùn)動(dòng)的主體和分離體軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)分配方法。該方法通過采集當(dāng)前時(shí)刻分離體模型和主體模型的當(dāng)前位姿，獲得下一時(shí)間步長的分離體模型和主體模型的理論位姿，計(jì)算X、Y、Z向相對(duì)位置變化距離；按行程余量比重分配主體機(jī)構(gòu)和分離體機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)；控制主體機(jī)構(gòu)和分離體機(jī)構(gòu)完成X、Y、Z向運(yùn)動(dòng)以及各自角度運(yùn)動(dòng)，到達(dá)下一時(shí)間步長的主體模型和分離體模型理論位姿。該方法能夠避免主體機(jī)構(gòu)和分離體機(jī)構(gòu)同向運(yùn)動(dòng)，提高實(shí)驗(yàn)空間的利用率，獲得更長的實(shí)驗(yàn)時(shí)間和更多捕獲的軌跡點(diǎn)位數(shù)量，提高主體機(jī)構(gòu)和分離體機(jī)構(gòu)的使用壽命，具有計(jì)算簡單快速，運(yùn)行高效可靠的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高超聲速風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)在軌運(yùn)動(dòng)的主體和分離體軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)分配方法。

背景技術(shù)

目前，全球各地的飛行器和航天器以及飛行武器研究都離不開風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是分析物體氣動(dòng)特性、研究氣流規(guī)律、研究相鄰飛行器氣動(dòng)力相互作用的有效途徑。風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)通過縮減飛行器尺寸，營造穩(wěn)定的高超聲速流場，獲得最真實(shí)、最可靠的氣動(dòng)數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證飛行器的氣動(dòng)特性。

當(dāng)前的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)已經(jīng)不滿足于僅獲得飛行器在固定姿態(tài)下的氣動(dòng)力特性，還需要進(jìn)一步研究飛行器在流場中的運(yùn)動(dòng)軌跡。軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)是根據(jù)當(dāng)前氣動(dòng)力解算下一時(shí)間步長的飛行器模型理論位姿，并控制飛行器模型運(yùn)動(dòng)到理論位姿，逐步捕獲飛行器模型運(yùn)動(dòng)軌跡的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)。

聯(lián)動(dòng)軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)由單一飛行器軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)發(fā)展而來，目的在于捕獲分離體與主體分離時(shí)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡，以研究分離體與主體之間的相互作用效果。相比原來單自由度的軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)，能夠直接將分離體與主體之間的相互作用、激波效應(yīng)等直接模擬，便于驗(yàn)證理論計(jì)算與分析。聯(lián)動(dòng)捕獲軌跡實(shí)驗(yàn)時(shí)，主體模型和分離體模型中的測力天平分別測量主體模型和分離體模型當(dāng)前時(shí)刻的當(dāng)前位姿的氣動(dòng)力數(shù)據(jù)，根據(jù)獲得的氣動(dòng)力數(shù)據(jù)計(jì)算下一時(shí)間步長的主體模型和分離體模型的理論位姿，并控制主體機(jī)構(gòu)和分離體機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)至理論位姿。由于主體模型和分離體模型在同一流場中，極易產(chǎn)生同向運(yùn)動(dòng)，而主體機(jī)構(gòu)和分離體機(jī)構(gòu)的各自由度行程有限，主體機(jī)構(gòu)或分離體機(jī)構(gòu)將在主體模型或分離體模型的某一自由度到達(dá)極限時(shí)停止運(yùn)行，顯然，這對(duì)實(shí)驗(yàn)空間的利用是極低的，會(huì)大幅降低捕獲的軌跡點(diǎn)位數(shù)量。

因此，聯(lián)動(dòng)軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)中的重要技術(shù)問題之一是聯(lián)動(dòng)軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)中主體和分離體解耦機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分配，當(dāng)前亟需發(fā)展一種連續(xù)在軌運(yùn)動(dòng)的主體和分離體軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)分配方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種連續(xù)在軌運(yùn)動(dòng)的主體和分離體軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)分配方法。

本發(fā)明的連續(xù)在軌運(yùn)動(dòng)的主體和分離體軌跡捕獲實(shí)驗(yàn)運(yùn)動(dòng)分配方法，其特點(diǎn)是，所述的運(yùn)動(dòng)分配方法使用的解耦機(jī)構(gòu)包括串聯(lián)或并聯(lián)的主體機(jī)構(gòu)和分離體機(jī)構(gòu)；

所述的主體機(jī)構(gòu)具有六個(gè)自由度，分別由串聯(lián)的六部分機(jī)構(gòu)來控制，包括主體X向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、主體Y向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、主體Z向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、主體α俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主體β偏航轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和主體γ滾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；主體X向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、主體Z向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、主體Y向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)均由電機(jī)與絲杠配合驅(qū)動(dòng)，主體α俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、主體β偏航轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過電機(jī)與直線變圓弧機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，主體γ滾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由滾轉(zhuǎn)電機(jī)配合減速器驅(qū)動(dòng)；主體模型固定在主體機(jī)構(gòu)執(zhí)行末端的主體支桿上，主體模型的質(zhì)心位于主體機(jī)構(gòu)的解耦點(diǎn)，主體機(jī)構(gòu)狀態(tài)為主體解耦機(jī)構(gòu)狀態(tài)；

所述的分離體機(jī)構(gòu)具有六個(gè)自由度，分別由串聯(lián)的六部分機(jī)構(gòu)來控制，包括分離體X向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、分離體Y向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、分離體Z向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、分離體α俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、分離體β偏航轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和分離體γ滾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；分離體X向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、分離體Z向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)、分離體Y向直線移動(dòng)機(jī)構(gòu)均由電機(jī)與絲杠配合驅(qū)動(dòng)，分離體α俯仰轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、分離體β偏航轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過電機(jī)與直線變圓弧機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，分離體γ滾轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由滾轉(zhuǎn)電機(jī)配合減速器驅(qū)動(dòng)；分離體模型固定在分離體機(jī)構(gòu)執(zhí)行末端的分離體支桿上，分離體模型的質(zhì)心位于分離體機(jī)構(gòu)的解耦點(diǎn)，分離體機(jī)構(gòu)狀態(tài)為分離體解耦機(jī)構(gòu)狀態(tài)；

所述的運(yùn)動(dòng)分配方法包括以下步驟：