首页 期刊 宇航学报 空间绳系机器人系统动力学建模与仿真研究 【正文】

空间绳系机器人系统动力学建模与仿真研究

作者:胡仄虹 黄攀峰 孟中杰 西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室 西安710072 西北工业大学智能机器人研究中心 西安710072
空间绳系机器人   有限单元法   hamilton原理  

摘要:针对经典“珠子”模型在计算精度和求解速度方面的不足,提出了一种基于有限单元法的高精度建模与快速求解方法。首先在考虑系绳非线性应力一应变关系的基础上,利用Hamilton原理和C—w方程推导了系统在轨道坐标系下的动力学模型,然后使用三阶的一维单元对系绳进行了离散化处理,并给出了一种利用纽马克一口法进行预估,由Newton—Raphson法进行迭代校正的高效时域求解算法,从而实现了对于系统状态的高精度快速求解。仿真结果表明:与经典的“珠子”模型相比,在分段长度相近的情况下,本文的方法不仅求解精度更高,而且计算速度能够提高至少10倍,另外还能够避免仿真过程中张力出现虚假振荡。

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