[发明专利]连续在轨运动的主体和分离体轨迹捕获实验运动分配方法

说明书

本发明公开了一种连续在轨运动的主体和分离体轨迹捕获实验运动分配方法。该方法通过采集当前时刻分离体模型和主体模型的当前位姿，获得下一时间步长的分离体模型和主体模型的理论位姿，计算X、Y、Z向相对位置变化距离；按行程余量比重分配主体机构和分离体机构的运动；控制主体机构和分离体机构完成X、Y、Z向运动以及各自角度运动，到达下一时间步长的主体模型和分离体模型理论位姿。该方法能够避免主体机构和分离体机构同向运动，提高实验空间的利用率，获得更长的实验时间和更多捕获的轨迹点位数量，提高主体机构和分离体机构的使用寿命，具有计算简单快速，运行高效可靠的优点。

技术领域

本发明属于高超声速风洞试验技术领域，具体涉及一种连续在轨运动的主体和分离体轨迹捕获实验运动分配方法。

背景技术

目前，全球各地的飞行器和航天器以及飞行武器研究都离不开风洞实验，风洞实验是分析物体气动特性、研究气流规律、研究相邻飞行器气动力相互作用的有效途径。风洞实验通过缩减飞行器尺寸，营造稳定的高超声速流场，获得最真实、最可靠的气动数据，以验证飞行器的气动特性。

当前的风洞实验已经不满足于仅获得飞行器在固定姿态下的气动力特性，还需要进一步研究飞行器在流场中的运动轨迹。轨迹捕获实验是根据当前气动力解算下一时间步长的飞行器模型理论位姿，并控制飞行器模型运动到理论位姿，逐步捕获飞行器模型运动轨迹的风洞实验。

联动轨迹捕获实验由单一飞行器轨迹捕获实验发展而来，目的在于捕获分离体与主体分离时的相对运动轨迹，以研究分离体与主体之间的相互作用效果。相比原来单自由度的轨迹捕获实验，能够直接将分离体与主体之间的相互作用、激波效应等直接模拟，便于验证理论计算与分析。联动捕获轨迹实验时，主体模型和分离体模型中的测力天平分别测量主体模型和分离体模型当前时刻的当前位姿的气动力数据，根据获得的气动力数据计算下一时间步长的主体模型和分离体模型的理论位姿，并控制主体机构和分离体机构运动至理论位姿。由于主体模型和分离体模型在同一流场中，极易产生同向运动，而主体机构和分离体机构的各自由度行程有限，主体机构或分离体机构将在主体模型或分离体模型的某一自由度到达极限时停止运行，显然，这对实验空间的利用是极低的，会大幅降低捕获的轨迹点位数量。

因此，联动轨迹捕获实验中的重要技术问题之一是联动轨迹捕获实验中主体和分离体解耦机构运动分配，当前亟需发展一种连续在轨运动的主体和分离体轨迹捕获实验运动分配方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种连续在轨运动的主体和分离体轨迹捕获实验运动分配方法。

本发明的连续在轨运动的主体和分离体轨迹捕获实验运动分配方法，其特点是，所述的运动分配方法使用的解耦机构包括串联或并联的主体机构和分离体机构；

所述的主体机构具有六个自由度，分别由串联的六部分机构来控制，包括主体X向直线移动机构、主体Y向直线移动机构、主体Z向直线移动机构、主体α俯仰转动机构、主体β偏航转动机构和主体γ滚转机构；主体X向直线移动机构、主体Z向直线移动机构、主体Y向直线移动机构均由电机与丝杠配合驱动，主体α俯仰转动机构、主体β偏航转动机构通过电机与直线变圆弧机构实现，主体γ滚转机构由滚转电机配合减速器驱动；主体模型固定在主体机构执行末端的主体支杆上，主体模型的质心位于主体机构的解耦点，主体机构状态为主体解耦机构状态；

所述的分离体机构具有六个自由度，分别由串联的六部分机构来控制，包括分离体X向直线移动机构、分离体Y向直线移动机构、分离体Z向直线移动机构、分离体α俯仰转动机构、分离体β偏航转动机构和分离体γ滚转机构；分离体X向直线移动机构、分离体Z向直线移动机构、分离体Y向直线移动机构均由电机与丝杠配合驱动，分离体α俯仰转动机构、分离体β偏航转动机构通过电机与直线变圆弧机构实现，分离体γ滚转机构由滚转电机配合减速器驱动；分离体模型固定在分离体机构执行末端的分离体支杆上，分离体模型的质心位于分离体机构的解耦点，分离体机构状态为分离体解耦机构状态；

所述的运动分配方法包括以下步骤：