[发明专利]一种可机动飞网抓捕目标的碰撞位移和碰撞力计算方法

摘要

本发明涉及一种可机动飞网抓捕目标的碰撞位移和碰撞力计算方法，通过可机动单元携带的多种传感器来感知其受力、位移、速度等信息，再通过动力学得到飞网中心的碰撞位移与碰撞力。在此情况下，便可以对可机动单元进行路径规划和控制等研究，有利于目标的成功抓捕。本发明在飞网可机动单元中加入了测量力、位置和速度的传感器装置，通过可机动单元的动力学信息得到飞网中心的碰撞位移和碰撞力；并得到了碰撞位移和碰撞力的计算公式；可以用于之后的可机动单元路径规划和控制研究，有利于可机动飞网成功抓捕目标。

主权项

1.一种可机动飞网抓捕目标的碰撞位移和碰撞力计算方法，其特征在于步骤如下：步骤1、包括飞网部分和可机动单元的可机动飞网的构型：飞网是10m×10m的正方形结构，其网格是20cm×20cm的正方形结构；四个可机动单元分别与飞网的四个角相连，可机动单元上设有确定可机动单元的受力、位置、速度的大小和方向的三维力传感器、全球定位系统、惯性传感器；步骤2、可机动飞网的动力学模型：其中，Ri表示惯性坐标系原点到质点的位置矢量，g表示重力加速度，Fext表示其他外力之和；飞网中每个质点的质量表示为：其中，m是可机动单元的质量，ρ是飞网材料的密度，A是飞网的横截面积，l是未伸长的网格边长；相邻质点间的系绳拉力表示为：其中，式中，k是飞网绳段的弹性系数，其中k＝EA/l，E是飞网绳段材料的杨氏模量；d是飞网绳段的阻尼系数，其中ξ是飞网绳段材料的阻尼比。r_i和分别是相邻质点间的相对位置和速度；是单位方向向量；步骤3、可机动单元的碰撞位移计算：r＝∑rj其中，r表示可机动飞网的碰撞位移；rj表示第j个可机动单元对飞网中心产生的碰撞位移，j＝1,2,3,4；所述r_j根据计算；其中，mc表示飞网中心质点的质量；rj表示第j个可机动单元对飞网中心产生的碰撞位移，j＝1,2,3,4；Tj1，Tj2分别是与飞网中心相连接的两段绳子上的拉力；步骤4、可机动飞网的碰撞力计算：其中，K为等效接触刚度系数，C为等效接触阻尼系数，r为可机动飞网的碰撞位移，为碰撞位移对时间的导数，n为指数，n≥1。