[發(fā)明專利]一種基于繩索操控的兩體動力學建模方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011483575.5
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112613167A
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 呂杰;姚焱熠;鄭勇斌;吳天澤;姚雨晗;王蒙一;孟中杰;張慶兵
• 申請（專利權(quán)）人: 北京電子工程總體研究所
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F111/04;G06F119/14
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 毛唯鳴

1.一種基于繩索操縱的兩體動力學建模方法，其特征在于，包括：

S1、計算繩索長度及繩長變化率；

S3、求取繩索姿態(tài)及繩索姿態(tài)角速度；

S5、約束分離廣義坐標，得到纜繩收放的速度；

S7、根據(jù)加速度約束方程建立動力學方程；

S9、在所述加速度約束方程中加入修正項，用繩長的變化量和繩長的導數(shù)進行反饋，得到修正后的動力學方程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1包括：

S11、獲取初始時氣囊體系和吊艙體系下的吊點坐標；

S13、求解發(fā)射系下氣囊和吊艙上的吊點坐標；

S15、根據(jù)發(fā)射系下的吊點坐標求解得到繩索長度，利用相鄰兩個時刻的繩索長度差分，從而計算得到繩長變化率：

式中，l_{c_p}(k)為當前時刻的繩長，l_{c_p}(k-1)為上一時刻的繩長，ΔT為操作時長。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S3包括：

S31、根據(jù)繩索在氣囊體系下的坐標，求解得到繩索體系相對氣囊的方位角和仰角：

式中，l_{c_p_x}，l_{c_p_y}，l_{c_p_z}為繩索矢量在氣囊體系下的坐標分量，θ_T，γ_T為繩索相對氣囊的方位角和仰角；

S33、根據(jù)所述方位角和仰角得到繩索體系相對氣囊體系的坐標轉(zhuǎn)換矩陣A_{T_c}：

S35、并利用相鄰兩個時刻的方位角和仰角差分，計算得到方位角和仰角的角速度：

S37、進一步得到繩索體系相對氣囊體系的角速度

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S5包括：

纜繩收放的速度為約束引入的廣義坐標，增廣后的廣義坐標如下：

式中，V₁⁽¹⁾為氣囊質(zhì)心相對發(fā)射系原點在氣囊體系下的速度，為氣囊在氣囊體系下的角速度，為吊艙質(zhì)心相對發(fā)射系原點在吊艙體系下的速度，為吊艙在吊艙體系下的角速度，Δv_T1,Δv_T2,Δv_T3,Δv_T4為連接氣囊吊艙的四根繩索收放的速度,記為：

計算纜繩收放的速度如下

式中，為氣囊上吊點相對發(fā)射系原點在氣囊體系下的速度，為氣囊吊點相對吊艙吊點的位置矢徑，S()為反對稱算子，對有：

式中A_{T_p}表示繩索體系到吊艙體系的姿態(tài)轉(zhuǎn)換矩陣：

表示為矩陣形式如下：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S7包括：

利用速度約束方程，求導得到加速度約束方程；

同時得到作用在兩體系統(tǒng)上的約束反力；

根據(jù)加速度約束方程和兩體動力學方程聯(lián)立，得到系統(tǒng)的動力學方程。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述S9包括：

在加速度約束方程中加入修正量，用繩長的變化量和繩長的導數(shù)進行反饋對約束方程進行修正，得到修正后的動力學方程。