[发明专利]一种九自由度运动模拟器相对运动等效方法及系统

摘要

本发明一种九自由度运动模拟器相对运动等效方法及系统，属于航天技术地面仿真试验领域，用于解决空间飞行器相对运动模拟器相对运动模拟范围不足的问题，使运动模拟器满足更多试验需求，交会对接九自由度运动模拟器包括三自由度运动模拟器和六自由度运动模拟器，九自由度运动模拟器为“三+六”构型，共有九个自由度。九自由度运动模拟器可以模拟两飞行器近距离接近到对接接触或由对接完成状态开始分离的过程中两飞行器各自三轴姿态运动和两飞行器之间三轴相对位置运动的物理过程。该算法可大幅提高了九自由度运动模拟器横向和竖向相对运动模拟的范围，从而满足了交会对接过程中两飞行器相对位置运动范围的试验需求，为全面验证试验提供了保证。

主权项

1.一种九自由度运动模拟器相对运动等效方法，其特征在于步骤如下：(1)已知期望的三自由度运动模拟器与六自由度运动模拟器之间相对姿态关系(θ₁，θ₂，θ₃)和相对位置关系(X，Y，Z)；(2)根据步骤(1)期望的三自由度运动模拟器与六自由度运动模拟器相对姿态和相对位置数据，计算在不考虑等效情况下六自由度运动模拟器坐标系和三自由度运动模拟器坐标系之间的转换关系；(3)根据步骤(1)三自由度运动模拟器与六自由度运动模拟器之间相对位置关系(X，Y，Z)，计算等效情况下三自由度运动模拟器的控制量，根据等效情况下三自由度运动模拟器的控制量，计算三自由度运动模拟器坐标系的转换矩阵；(4)根据步骤(3)的三自由度运动模拟器坐标系的转换矩阵和步骤(2)六自由度运动模拟器坐标系和三自由度运动模拟器坐标系之间的转换关系，计算等效情况下六自由度运动模拟器新的控制量；(5)根据步骤(3)三自由度运动模拟器的控制量和步骤(4)六自由度运动模拟器的控制量，确定九自由度运动模拟器的控制量；所述步骤(1)中，期望的三自由度运动模拟器与六自由度运动模拟器之间相对姿态关系记为(θ₁，θ₂，θ₃)，(θ₁，θ₂，θ₃)为六自由度运动模拟器坐标系相对于三自由度运动模拟器坐标系三个坐标轴的欧拉角；所述步骤(1)中，期望的三自由度运动模拟器与六自由度运动模拟器之间相对位置关系记为(X，Y，Z)，(X，Y，Z)是六自由度运动模拟器坐标系原点O_f在三自由度运动模拟器坐标系下的坐标；所述三自由度运动模拟器坐标系记为坐标系原点O_t位于三自由度运动模拟器三个转轴的交点，三轴指向沿三个转轴方向，其中X_t轴正向为水平远离六自由度运动模拟器方向，Z_t轴正向为垂直指向大地方向，Y_t轴与X_t轴、Z_t轴构成右手坐标系；所述六自由度运动模拟器坐标系记为坐标系原点O_f位于六自由度运动模拟器三个转轴的交点，三轴指向沿三个转轴方向，其中X_f轴正向为水平指向三自由度运动模拟器方向，Z_f轴正向垂直指向大地方向，Y_f轴与X_f轴、Z_f轴构成右手坐标系。