基于拉格朗日方法的飞行器多体分离姿态动力学分析研究 -- 西北工业大学,2014,32(1):18-22
论文:2014,Vol:32,Issue(1):18-22
引用本文:
王鑫, 袁晓光, 杨星. 基于拉格朗日方法的飞行器多体分离姿态动力学分析研究[J]. 西北工业大学
Wang Xin, Yuan Xiaoguang, Yang Xing. Research on Multi-Body Separation Dynamics Using Lagrange Method[J]. Northwestern polytechnical university

基于拉格朗日方法的飞行器多体分离姿态动力学分析研究
王鑫1, 袁晓光2, 杨星1
1. 西北工业大学 航天学院, 陕西 西安 710072;
2. 西安电子科技大学 电子工程学院, 陕西 西安 710071
摘要:
针对在大气层内携带有效载荷的飞行器多体分离过程的姿态动力学特性,采用拉格朗日动力学原理选取相应的广义坐标,建立了分离体的姿态动力学模型,推导得出了分离体的姿态动力学方程,并探索了分离体姿态动力学方程组的数值求解方法。大气层内飞行器的分离过程由于存在气动问题而不同于传统航天器真空条件下的分离,在有气动力条件下分离体的初始动力学参数将对飞行器的后续飞行态势将产生重要影响。应用拉格朗日动力学原理的姿态分析方法进行了编程仿真,并对动力学模型中分离体的动力学参数变化情况进行了验证。最后通过仿真结果总结了分离体在惯性系下的姿态角参数及机体坐标系下角速度参数的变化规律。
关键词:    多体分离    姿态动力学    拉格朗日方法    广义力矩    数字仿真   
Research on Multi-Body Separation Dynamics Using Lagrange Method
Wang Xin1, Yuan Xiaoguang2, Yang Xing1
1. College of Astronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi'an, 710072, China;
2. School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi'an 710071, China
Abstract:
Aim. The introduction of the full paper focuses on the necessity of investigating the dynamics of multibody separation using Lagrange method in particular. To our knowledge,the separation dynamics is quite different in atmosphere from the vacuum environment. We now present our research results. The titles of section 1 through 3 are respectively multi-body separation models,the selection of generalized Lagrange coordinate and the equations of attitude dynamics. The numerical simulation results in section 4 and their corresponding analysis show preliminarily:(1) how the angles and the angle rates of attitude dynamics vary during separation phase.(2) that the smaller the initial pitch and role angles in separation,the smaller yaw angle distribution is.
Key words:    computer simulation    design    differential equations    dynamics    flight dynamics    mathematical models    matrix algebra    numerical methods    Runge Kutta methods    spacecraft   
收稿日期: 2013-04-18     修回日期:
DOI:
基金项目: 国家自然科学基金(61074194、61201298);航空科学基金(2012ZA53004)资助
通讯作者:     Email:
作者简介: 王鑫(1977-),西北工业大学副教授、博士,主要从事先进控制理论及应用、测控与仿真的研究。
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