空间绳系机器人系统动力学建模与仿真研究

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.

关键词：空间绳系机器人、有限单元法、Hamilton原理、Newton-Raphson迭代

所属期刊栏目：35

分类号：V448.25+;V423.9(航天仪表、航天器设备、航天器制导与控制)

资助基金：国家自然科学基金项目11272256,61005062

在线出版日期：2014-04-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共11页

页码：28-38