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3D刚体摆动力学的离散变分数值方法研究
  • 期刊名称:北京信息科技大学学报
  • 时间:2012
  • 页码:78-82
  • 分类:TP13[自动化与计算机技术—控制科学与工程;自动化与计算机技术—控制理论与控制工程]
  • 作者机构:[1]北京信息科技大学自动化学院,北京100192
  • 相关基金:国家自然科学基金(11072038); 北京市自然科学基金(KZ201110772039)重点项目
  • 相关项目:三自由度旋转刚体摆的姿态动力学与控制研究
中文摘要:

利用离散变分的数值积分方法研究3D刚体摆(3 Dimensional rigid pendulum)的姿态动力学数值计算问题。针对3D刚体摆的运动学及动力学方程解的稳定性及其能量、角动量与范数进行了数值仿真。在离散变分方法中引入李群概念,首先对3D刚体摆模型的简化形式——球摆做数值求解,然后分别对3D刚体摆的悬垂及倒置两种特殊情况进行数值求解,并将其结果与4阶龙格-库塔方法求解的结果进行比较。从数值仿真实验中可以看出,离散变分的数值积分方法相比龙格-库塔方法具有更高的精度。由此可得出李群离散变分方法具有较好的保结构及保能量特性。

英文摘要:

The numerical method of attitude equation for 3D(3 Dimensional)rigid pendulum is studied in this paper with discrete variation method.The simulation diagram of energy,angular momentum and norm for 3D rigid pendulum is made with MATLAB.Firstly,the basic concept of Lie group is introduced into discrete variation method,and then the attitude equation of spherical pendulum is solved as an special model of 3D rigid pendulum with this method.Secondly,the solving method of their attitude equation is studied,and the result is compared with that of Runge-Kutta method.It is concluded that the discrete variation is a high-precision symplectic method.

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