[发明专利]一种针对柔性捕获中期望包络点的确定方法

摘要

本发明涉及一种针对柔性捕获中期望包络点的确定方法，建立智能飞网动力学模型，以飞网飞行过程中的四个机动单元构成一个四边形的柔性网，根据机动单元位置，估计碰撞中心；根据估计出的碰撞中心，得到期望的包络点的坐标。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：(1)可以实时估计出柔性捕获时目标质心碰撞在柔性网的位置，即碰撞中心；(2)针对智能飞网捕获目标后收口控制中期望包络点难以确定的问题，本专利根据估计出的碰撞中心可以得到期望的包络点，为智能飞网的控制奠定基础。

主权项

1.一种针对柔性捕获中期望包络点的确定方法，其特征在于步骤如下：步骤1、建立智能飞网动力学模型：将飞网离散化为一系列质点，相邻质点间的绳段视为无质量的弹簧杆；忽略可机动单元的大小及姿态，将其视为与飞网角落质点重合的质点，提供控制力或控制力矩；智能飞网每个质点的动力学方程，即智能飞网动力学模型为：其中：m_i表示每个质点的质量，R_i表示惯性坐标系坐标原点到质点的位置矢量，F_Gi表示重力，T_i表示相邻质点间的系绳拉力，F_ext表示其他外力，U表示控制力或控制力矩，仅与机动单元重合的质点U有值，其余质点的U＝0；步骤2、根据机动单元位置，估计碰撞中心：以飞网飞行过程中的四个机动单元构成一个四边形的柔性网，根据智能飞网动力学模型实时得到四个机动单元的三轴位置R_A,R_B,R_C,R_D，其中R_A＝[x_A y_A z_A]^Tm，R_B＝[x_B y_B z_B]^Tm，R_C＝[x_C y_C z_C]^Tm，R_D＝[x_D y_D z_D]^Tm，x_i,y_i,z_i分别表示机动单元i的x,y,z轴的坐标值，其中i＝A,B,C,D；根据四个机动单元的三轴位置，求出这个四边形两条对角线在与运动方向垂直平面上投影的交点，交点为估计得碰撞中心，交点E坐标[X Z]的坐标值为：其中：k₁,b₁,k₂,b₂由下列方程求出：步骤3、确定期望包络点：期望包络点的x,z轴坐标值为估计出的碰撞中心的坐标值，四边形的对角线AD和BC是异面直线，期望包络点的y轴坐标值为步骤2中所求出的交点在对角线AD和BC上y轴坐标值的中值；根据空间直线方程的两点式：交点E在对角线AD上的y轴坐标Y_AD为：交点E在对角线BC上的y轴坐标Y_BC为：期望包络点的y轴坐标值Y为Y_AD和Y_BC的中值：得到期望的包络点的坐标为[X Y Z]^T，其中X,Z由步骤2得到。