空间绳系机器人系统动力学建模与仿真研究

• 作者: 孟中杰 胡仄虹 黄攀峰
• 来源期刊: 宇航学报
• 学科: 航空航天
• 关键词: 空间绳系机器人 有限单元法 Hamilton原理 Newton-Raphson迭代
• 年，卷（期）: 2014,（1）
• 所属期刊栏目: 飞行器设计与力学
• 页码范围: 28-38
• 页数: 11页
• 分类号: V448.25+|V423.9
• 字数: 6823字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3873/j.issn.1000-1328.2014.01.004

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-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-β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.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	孟中杰	西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室	48	349	11.0	15.0
2	黄攀峰	西北工业大学智能机器人研究中心	84	549	12.0	17.0
3	胡仄虹	西北工业大学航天飞行动力学技术重点实验室	4	40	4.0	4.0