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基于四元数的刚体姿态调节问题 被引量:5
1
作者 周宗锡 吴方向 +1 位作者 龚诚 佟明安 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第10期1037-1040,共4页
给出了用四元数表示的刚体姿态调节问题的两种控制规律 .首先利用反馈非线性化方法 ,给出一种不含非线性扭矩项、仅由四元数和角速度的线性组合构成的控制规律 .该控制律与刚体惯性参数无关 ,因而具有一定的鲁棒性 ,并证明在一定条件下... 给出了用四元数表示的刚体姿态调节问题的两种控制规律 .首先利用反馈非线性化方法 ,给出一种不含非线性扭矩项、仅由四元数和角速度的线性组合构成的控制规律 .该控制律与刚体惯性参数无关 ,因而具有一定的鲁棒性 ,并证明在一定条件下闭环系统是指数渐近稳定的 .其次重新研究了刚体姿态控制问题固有的无源性 ,并利用这种新的无源性设计了一种仅利用姿态四元数而无需用角速度测量作为反馈的控制规律 .与现有的四输入 /四输出无源系统相比 ,这里的严格无源系统的动态控制器仅是三输入 /三输出的 ,有效地减少了实时计算所需的时间 . 展开更多
关键词 四元数 刚体姿态调节 反馈非线性化 无源性 控制规律 角速度 空间结构控制
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刚体姿态控制在火炮自动操瞄中的应用 被引量:2
2
作者 胡田 付庆红 佟俐 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2009年第12期148-150,共3页
刚体姿态控制问题近年来在空间站控制、机器人控制以及飞行控制等方面有广泛的应用,用误差四元数从动力学和运动学两方面对姿态控制进行全局描述,并用李雅普诺夫方法得到基于误差四元数的姿态/速率控制器,结合某压制火炮自动操瞄控制对... 刚体姿态控制问题近年来在空间站控制、机器人控制以及飞行控制等方面有广泛的应用,用误差四元数从动力学和运动学两方面对姿态控制进行全局描述,并用李雅普诺夫方法得到基于误差四元数的姿态/速率控制器,结合某压制火炮自动操瞄控制对此控制方法进行了仿真分析。 展开更多
关键词 刚体姿态 四元数 姿态控制 自动操瞄
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基于零动态设计原理的刚体姿态控制 被引量:1
3
作者 冯璐 龚诚 何长安 《火力与指挥控制》 CSCD 2000年第4期11-14,共4页
采用四元数 ,古典的 Rodrigues参数和修改的 Rodrigues参数来描述刚体旋转运动。基于微分几何中的零动态设计原理 ,首先构造一个输出映射 ,使系统具有相对阶 { 1,… ,1}且零动态渐近稳定。然后求出一类反馈控制器 ,使得系统部分线性化... 采用四元数 ,古典的 Rodrigues参数和修改的 Rodrigues参数来描述刚体旋转运动。基于微分几何中的零动态设计原理 ,首先构造一个输出映射 ,使系统具有相对阶 { 1,… ,1}且零动态渐近稳定。然后求出一类反馈控制器 ,使得系统部分线性化为一指数稳定的线性方程。仿真结果表明 ,所求控制器能使闭环系统稳定。 展开更多
关键词 零动态稳定 四元数 RODRIGUES参数 刚体姿态控制 旋转运动 航空火控系统
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非正交转轴刚体姿态控制 被引量:1
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作者 付庆红 琚章锋 李勇 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2010年第3期157-160,共4页
针对非正交转轴二自由度旋转支架的刚体姿态控制问题,应用四元数方法,讨论了非正交转轴非正交参数的辩识方法,给出了姿态控制信号与姿态四元数参数之间的关系和一种具有全局指数渐进稳定性的四元数参数姿态控制方法。
关键词 刚体姿态控制四元数 二自由度旋转支架 非正交转轴 稳定性
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实现刚体姿态系统干扰近似解耦的控制器
5
作者 贾秋玲 吴成富 王新民 《飞行力学》 CSCD 2004年第1期88-90,共3页
采用四元数法描述了刚体姿态系统。根据非线性系统干扰近似解耦问题有解的充分条件,考虑到刚体姿态系统的串联结构,利用反推法设计了能够实现刚体姿态系统干扰近似解耦的控制器。仿真结果表明,所设计的控制器对刚体姿态系统的参数摄动... 采用四元数法描述了刚体姿态系统。根据非线性系统干扰近似解耦问题有解的充分条件,考虑到刚体姿态系统的串联结构,利用反推法设计了能够实现刚体姿态系统干扰近似解耦的控制器。仿真结果表明,所设计的控制器对刚体姿态系统的参数摄动具有一定的鲁棒性,对系统可能受到的干扰具有较好的抑制能力。 展开更多
关键词 刚体姿态系统 干扰近似解耦 控制器 四元数法 反推法
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基于四元数的刚体姿态运动的可视化仿真研究 被引量:3
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作者 贾意弦 马云建 +1 位作者 牛云河 郭强 《机电技术》 2015年第5期53-55,共3页
为了很好地描述刚体姿态运动,采用四元数表示的方法,避免了欧拉角存在的奇异性,更减少了方向余弦矩阵的计算量。在仿真实例中,结合Simulink仿真技术,对刚体姿态运动建立仿真模型,利用VRML虚拟现实场景实现对姿态运动的可视化效果。仿真... 为了很好地描述刚体姿态运动,采用四元数表示的方法,避免了欧拉角存在的奇异性,更减少了方向余弦矩阵的计算量。在仿真实例中,结合Simulink仿真技术,对刚体姿态运动建立仿真模型,利用VRML虚拟现实场景实现对姿态运动的可视化效果。仿真结果能够准确的反应刚体姿态运动,并具有设计简单、修改方便和观察直接等特点,可以应用到火箭弹道及控制弹道等模型的仿真。 展开更多
关键词 刚体姿态 四元数 余弦矩阵 可视化 虚拟现实
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基于几何关系的刚体姿态描述矩阵的导出与解析
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作者 李叶龙 杨娟 马兴灶 《电脑知识与技术》 2020年第36期15-18,共4页
从两直角坐标系各坐标轴间的几何关系入手,组合排列出刚体姿态描述矩阵的一般式,利用向量点积性质及刚体姿态描述矩阵的一般式推导出坐标旋转方程,进一步应用刚体姿态描述矩阵的一般式,借助两坐标系各坐标轴间几何关系,得出描述刚体姿... 从两直角坐标系各坐标轴间的几何关系入手,组合排列出刚体姿态描述矩阵的一般式,利用向量点积性质及刚体姿态描述矩阵的一般式推导出坐标旋转方程,进一步应用刚体姿态描述矩阵的一般式,借助两坐标系各坐标轴间几何关系,得出描述刚体姿态的三个基本旋转矩阵的具体形式;利用两坐标系的几何关系,借助辅助坐标系推导出描述刚体姿态的旋转通式,并由旋转通式得出描述刚体姿态的三个基本旋转矩阵的具体形式。 展开更多
关键词 刚体姿态 坐标旋转 几何关系
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基于运动微分方程与加速度的刚体运动姿态算法 被引量:2
8
作者 张楠 王智 王德伦 《机械设计与制造》 北大核心 2021年第10期215-219,224,共6页
对运动刚体上点的轨迹、速度、加速度与刚体运动姿态之间的关系进行研究,提出了一种由刚体上非共线三点的线加速度解算刚体空间姿态角的方法。利用刚体上点的运动学方程与瞬轴性质导出刚体角速度与刚体空间姿态角的关系,进而由其微分形... 对运动刚体上点的轨迹、速度、加速度与刚体运动姿态之间的关系进行研究,提出了一种由刚体上非共线三点的线加速度解算刚体空间姿态角的方法。利用刚体上点的运动学方程与瞬轴性质导出刚体角速度与刚体空间姿态角的关系,进而由其微分形式得到刚体上不共线三点的线加速度与刚体空间姿态之间满足的微分方程组。通过空间RCCC机构正向求解瞬轴与反向求解姿态角的方法对上述算法进行验证,结果表明,该算法可以应用于机构空间运动姿态的求解中。 展开更多
关键词 刚体运动姿态 运动微分方程 加速度 空间RCCC机构
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多刚体卫星转动惯量在轨辨识 被引量:1
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作者 许莹 吕旺 +1 位作者 李云端 张大伟 《空间控制技术与应用》 CSCD 北大核心 2015年第6期31-36,共6页
惯量辨识需要精确的动力学特性,针对动力学特性不可忽略太阳电池阵转动这一状况,提出一种惯量辨识方法,用于卫星本体惯量和太阳电池阵惯量的联合辨识.在建立多刚体姿态动力学基础上,针对辨识变量的耦合特性,推导带约束的优化辨识模型,... 惯量辨识需要精确的动力学特性,针对动力学特性不可忽略太阳电池阵转动这一状况,提出一种惯量辨识方法,用于卫星本体惯量和太阳电池阵惯量的联合辨识.在建立多刚体姿态动力学基础上,针对辨识变量的耦合特性,推导带约束的优化辨识模型,再利用约束最小二乘算法求解.最后通过仿真计算验证了辨识方法的可行性. 展开更多
关键词 刚体姿态动力学 转动惯量辨识 约束最小二乘
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一类非线性系统的混沌控制 被引量:8
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作者 周凤岐 孔令云 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第6期1443-1448,共6页
描述航天器、陀螺和气浮台等刚体姿态运动的欧拉动力学方程,是一个具有广泛代表意义的三阶非线性方程。当该方程中的参数取不同值时,可得到著名的Lorenz系统、Rssler系统、Newton-Leipnik系统、Chen系统及L系统诓煌耐饬刈饔孟?... 描述航天器、陀螺和气浮台等刚体姿态运动的欧拉动力学方程,是一个具有广泛代表意义的三阶非线性方程。当该方程中的参数取不同值时,可得到著名的Lorenz系统、Rssler系统、Newton-Leipnik系统、Chen系统及L系统诓煌耐饬刈饔孟?该动力学系统会呈现出相当复杂的动力学行为。从该系统中,发现了一大类新的混沌吸引子。本文分析了这一类混沌吸引子具有的共同特征,并采用基于输出反馈的PI型控制器将一种新的混沌运动稳定于指定平衡点。仿真结果表明,该控制器能够有效地抑制混沌,能将系统稳定于任意指定的不稳定平衡点。 展开更多
关键词 混沌 混沌控制 反馈控制 混沌吸引子 刚体姿态运动
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阵列波导器件封装高精密运动平台的轴位移研究
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作者 阳波 段吉安 郑煜 《湖南师范大学自然科学学报》 CAS 北大核心 2011年第3期41-45,共5页
阵列波导器件的封装是利用超精密的运动平台,将波导芯片与阵列光纤进行对准耦合并固定,实现光波导器件的高性能和高可靠性.通过分析6自由度相邻正交运动轴的超精密运动平台的坐标变换,建立运动轴与末端阵列光纤的位姿运动方程.运动方程... 阵列波导器件的封装是利用超精密的运动平台,将波导芯片与阵列光纤进行对准耦合并固定,实现光波导器件的高性能和高可靠性.通过分析6自由度相邻正交运动轴的超精密运动平台的坐标变换,建立运动轴与末端阵列光纤的位姿运动方程.运动方程表明在假设相邻运动轴正交的条件下,末端阵列光纤的姿态只与旋转轴相关,与平移轴无关,且在旋转±10°范围内反解是确定的. 展开更多
关键词 波导器件 坐标变换 模场耦合 刚体姿态
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毫米波探测器自旋微多普勒信号仿真方法
12
作者 王闽 姚金杰 +2 位作者 韩焱 唐强 江润东 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期30-34,共5页
针对高速交会毫米波探测器在近场区由于自旋导致的微多普勒效应、信号间断问题,提出了毫米波探测器自旋微多普勒信号仿真方法。该方法从构建弹丸交会段的自旋水平运动模型出发,采用刚体姿态分析及点波束回波分析法,精确分析此飞行条件... 针对高速交会毫米波探测器在近场区由于自旋导致的微多普勒效应、信号间断问题,提出了毫米波探测器自旋微多普勒信号仿真方法。该方法从构建弹丸交会段的自旋水平运动模型出发,采用刚体姿态分析及点波束回波分析法,精确分析此飞行条件下的回波特性。仿真结果表明,由旋转导致的探测器回波多普勒频率、功率呈周期性变化且与旋转速度、载体形状有关。仿真方法有助于对复杂运动状态下探测器回波信号的分析与建模。 展开更多
关键词 毫米波探测器 信号仿真 自旋模型 刚体姿态 点波束 回波特性
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Application of quaternion in visual simulation of rigid body motion
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作者 HUANG Jin-yang XIN Chang-fan +1 位作者 MA Yun-jian JIA Yi-xian 《Journal of Measurement Science and Instrumentation》 CAS CSCD 2017年第1期32-36,共5页
In recent years,with the extensive applications of high performance computer and the rapid development of the attitude control of the spacecraft,quaternion theory has been widely used.Compared with Euler angles,quater... In recent years,with the extensive applications of high performance computer and the rapid development of the attitude control of the spacecraft,quaternion theory has been widely used.Compared with Euler angles,quaternion not only is simple calculation,but also can avoid the singularity problem of Euler angles,therefore it is widely used in the attitude control of spacecraft.In this paper,Simulink simulation technology is used to establish a rigid attitude simulation model with quaternion method and virtual reality scene by virtual reality modeling language(V RM L)is used to achieve attitude motion visualizationThe simulation results show that the Simulink simulation model can accurately reflect the attitude motion of the rigid body,which is valuable for the research of the attitude control of the spacecraft. 展开更多
关键词 rigid body attitude QUATERNION VISUALIZATION virtual reality
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