显示多体动力学方程自动编制技术

doi:10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0005

中国空间科学技术 ›› 2017, Vol. 37 ›› Issue (1): 49-56.doi: 10.16708/j.cnki.1000-758X.2017.0005

显示多体动力学方程自动编制技术

李瑾岳, 胡权^*, 张景瑞

北京理工大学宇航学院，北京100081

收稿日期:2016-07-12 修回日期:2016-10-10 出版日期:2017-02-25 发布日期:2016-11-24
作者简介:李瑾岳（1993-），男，硕士研究生，ljy19930530@126.com，研究方向为空间机器人姿态动力学与控制 *通讯作者：胡权（1987-），男，助理教授，huquan2690@163.com，研究方向为航天器姿态动力学与控制
基金资助:
国家自然科学基金（11502018，11572037）

Automaticallygeneratingexplicitequationsofmotionformulti-bodysystems

LI Jin-Yue, HU Quan^*, ZHANG Jing-Rui

SchoolofAerospaceEngineering,BeijingInstituteofTechnology,Beijing100081,China

Received:2016-07-12 Revised:2016-10-10 Published:2017-02-25 Online:2016-11-24

摘要/Abstract

摘要： 为高效得到复杂柔性多体航天器的动力学方程解析表达式，研究了系统动力学方程自动编制技术。首先，基于Kane方法推导了构型简单的链状多体系统动力学显式方程；然后，根据方程中各项物理意义和分布规律，开发了适用于树状构型多体航天器的解析动力学方程输出程序，并运用Latex软件对输出文本进行二次编译，增强输出复杂数学公式的可读性。所得方法极大地简化了对此类航天器的建模工作。

关键词: 多柔体系统, 机械臂, 显式动力学方程, 自动编写, Kane方程

Abstract: Thedevelopmentofthecomplexmultibodyspacecraftraiseshigherrequirementtomulti-bodydynamicsmodelingandcontroltechnology.Theexplicitdynamicsequationsofthesystemarealwaysneededtoanalyzesystem′scharacteristicsanddesigncontrollers,butthecomplexityofsystembringsdifficultytoderivingtheequations.Inordertosolvethisproblem,theexplicitformofdynamicsequations′analyticalexpressionwasinferredbyusingKane′smethod,thechainstructuresystem′sexplicitdynamicsequations; then,byanalyzingthisequation,physicalmeaningandregularitiesofdistributionofeachequationitemwere established;usingthoseregularities,aprogramthatcanoutputtheexplicitdynamicsequationsofspacecraftsystemwithtreestructurewasdeveloped.Thisprogramreducestheworkloadofmodelingthistypeofspacecraftsignificantly.

Key words: multi-bodysystem, roboticarm, explicitformationofdynamics, autowriting, Kaneequation

李瑾岳, 胡权, 张景瑞. 显示多体动力学方程自动编制技术[J]. 中国空间科学技术, 2017, 37(1): 49-56.

LI Jin-Yue, HU Quan, ZHANG Jing-Rui. Automaticallygeneratingexplicitequationsofmotionformulti-bodysystems[J]. Chinese Space Science and Technology, 2017, 37(1): 49-56.

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