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欧拉角 对比着更鲜明一点

由定点O作出固定坐标系Oxyz以及固连于刚体的坐标系Ox'y'z'。

以轴Oz和Oz'为基本轴,其垂直面Oxy和Ox'y'为基本平面.由轴Oz量到Oz'的角度θ称为章动角。

平面zOz'的垂线ON称为节线,它又是基本平面Ox'y'和Oxy的交线。

在右手坐标系中,由ON的正端看,角θ应按逆时针方向计量。

由固定轴Ox量到节线ON的角度ψ称为进动角,

由节线ON量到动轴Ox'的角度φ称为自转角。由

轴Oz和Oz'正端看,角ψ和φ也都按逆时针方向计量。

三个欧拉角是不对称的,在几个特殊位置上具有不确定性(当θ=0时,φ和ψ就分不开)。对不同的问题,宜取不同的轴作基本轴,并按不同的方式量取欧拉角。

若令Ox'y'z'的原始位置重合于Oxyz,经过相继绕Oz、ON和Oz'的三次转动Z(ψ)、N(θ)、Z'(φ)后,刚体将转到图示的任意位置(见刚体定点转动)。变换关系可写为:

R(ψ,θ,φ)=Z'(φ)N(θ)Z(φ),

式中R、Z'、N、Z是转动算子,并可用矩阵表示如下:

在进行转动算子的乘法运算时,应从最右端做起。

刚体上任一点Q在两个坐标系中的坐标x、y、z和x'、y'、z'都可以通过矢径的模和方向余弦来表出。两组坐标之间有如下变换关系:

反变换只须在同名坐标间对调记号。

如果刚体绕通过定点O的某一轴线以角速度ω转动,而ω在与刚体固连的活动坐标系Ox'y'z'上的投影为ωx'、ωy'、ωz',则它们可用欧拉角及其微商表示如下:

由上式可以看出,如果已知ψ、θ、φ和时间的关系,则可用上式计算角速度ω在活动坐标轴上的三个分量;反之,如在任一瞬时已知t和ω的各个分量,也可利用上式求出ψ、θ、φ和时间t的关系,因而也就决定了刚体的运动

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