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捷联惯导四元数的四阶龙格库塔姿态算法 被引量:18
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作者 史凯 刘马宝 《探测与控制学报》 CSCD 北大核心 2019年第3期61-65,共5页
针对捷联惯导姿态更新算法高精度、结构复杂度低的需求,为了满足常规武器工程化的需求,提出捷联惯导四元数的四阶龙格库塔姿态解算算法.根据载体初始姿态角确定姿态转换矩阵,由姿态转换矩阵确定四元数初值,用四阶龙格库塔法解四元数微... 针对捷联惯导姿态更新算法高精度、结构复杂度低的需求,为了满足常规武器工程化的需求,提出捷联惯导四元数的四阶龙格库塔姿态解算算法.根据载体初始姿态角确定姿态转换矩阵,由姿态转换矩阵确定四元数初值,用四阶龙格库塔法解四元数微分方程,更新四元数,从而根据四元数与姿态角之间对应关系解算弹体姿态角.120迫弹平台仿真结果验证了四阶龙格库塔姿态更新算法的正确性,姿态解算精度0.01°,开发实用化样机进行实际抛洒实验,结果表明,该算法切实可行,可工程化使用. 展开更多
关键词 捷联惯导 姿态更新算 四阶龙格库塔法 元数
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南四湖“三湖两河”洪水演算数值模型优化 被引量:5
2
作者 王宗志 谢伟杰 +3 位作者 王立辉 刘克琳 程亮 王坤 《湖泊科学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期1458-1470,共13页
南四湖是中国北方最大的淡水湖泊,由南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖4个湖区串联而成,地形复杂,洪水易涨难消,与滨湖区涝水交换频繁,建立兼顾效率和精度的洪水演算模型复杂困难.基于1960s提出的用"三湖"和"两河"来... 南四湖是中国北方最大的淡水湖泊,由南阳湖、独山湖、昭阳湖和微山湖4个湖区串联而成,地形复杂,洪水易涨难消,与滨湖区涝水交换频繁,建立兼顾效率和精度的洪水演算模型复杂困难.基于1960s提出的用"三湖"和"两河"来概化模拟南四湖洪水的理念与"三湖两河"半图解法洪水演算模型,采用四阶龙格库塔法代替半图解法,改进"三湖两河"洪水演算模型,对比分析计算精度、效率和灵活性,"三湖两河"洪水演算数值解模型优于半图解法;分析了滨湖排水模数、"两河"传播历时等模型经验参数的敏感性,以及韩庄闸水位—流量关系变动对湖泊高水位的影响,据此提出了南四湖洪涝治理的若干建议.南四湖"三湖两河"洪水演算数值解模型可作为南四湖洪水管理的基础工具,因地制宜的建模思路对类似湖库具有重要参考价值. 展开更多
关键词 防洪减灾 三湖两河 四阶龙格库塔法 洪水演算
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高动态载体高精度捷联惯导算法 被引量:7
3
作者 于永军 刘建业 +1 位作者 熊智 李荣冰 《中国惯性技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第2期136-139,共4页
捷联惯导系统的精度是导航的关键。传统的捷联惯导算法受惯性传感器更新速率限制,其精度和实时性在高动态下受到极大影响。在研究传统捷联惯导算法的基础上,建立了统一的捷联惯导微分方程,并提出了基于一次采样的四阶龙格库塔捷联算法,... 捷联惯导系统的精度是导航的关键。传统的捷联惯导算法受惯性传感器更新速率限制,其精度和实时性在高动态下受到极大影响。在研究传统捷联惯导算法的基础上,建立了统一的捷联惯导微分方程,并提出了基于一次采样的四阶龙格库塔捷联算法,降低了惯性器件采样频率对捷联解算周期的限制。利用设计的基于DSP的半物理仿真系统验证表明,该算法能有效满足高动态下捷联惯导算法的实时性要求,定位精度提高约1倍,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 四阶龙格库塔法 捷联惯导 高动态 高精度 半物理仿真
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光纤陀螺捷联系统姿态算法研究
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作者 齐英鑫 袁瑞铭 +2 位作者 吴今哲 王立辉 王雷 《弹箭与制导学报》 CSCD 北大核心 2004年第S6期341-344,共4页
介绍了光纤陀螺捷联系统的几种姿态算法,根据光纤陀螺输出为角速率的特点分析了在圆锥运动环境下各算法的误差,提出了一种新的旋转矢量法表达式。通过对航姿误差的仿真试验,结果表明新的算法要优于四阶龙格库塔法和修正二子样算法。
关键词 光纤陀螺 旋转矢量 四阶龙格库塔法
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采用四元数无迹卡尔曼滤波的低成本车载姿态航向系统 被引量:3
5
作者 刘畅 丛丽 秦红磊 《电子测量技术》 2018年第11期40-44,共5页
针对低成本车载定姿系统使用惯性导航计算姿态角存在误差累积的问题,采用三轴陀螺仪、三轴加速度计和磁力计实现了姿态航向系统,有效抑制了误差对陀螺姿态的影响。该系统基于四元数的微分方程,通过四阶龙格库塔法进行时间更新,采用无迹... 针对低成本车载定姿系统使用惯性导航计算姿态角存在误差累积的问题,采用三轴陀螺仪、三轴加速度计和磁力计实现了姿态航向系统,有效抑制了误差对陀螺姿态的影响。该系统基于四元数的微分方程,通过四阶龙格库塔法进行时间更新,采用无迹卡尔曼滤波融合算法,引入加速度计和磁力计计算的角度进行滤波更新,提高了低成本车载姿态航向系统的精度。实验测试结果表明,基于四元数无迹卡尔曼滤波的低成本车载航向系统在静止状态下航向角、俯仰角、横滚角最大误差分别可以控制在0.021°,0.038°,0.015°以内,动态情况下,航向角、俯仰角、横滚角的均值误差分别为0.129°,0.729°,0.303°。 展开更多
关键词 低成本 四阶龙格库塔法 元数微分方程 航向姿态参考系统 无迹卡尔曼滤波
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高马赫数飞行器准平衡飞行段弹道优化方法 被引量:2
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作者 温杰 周欢 +2 位作者 丛戎飞 丁智坚 张旭 《兵器装备工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第9期222-233,共12页
针对类HTV飞行器准平衡飞行段弹道优化问题,提出一种基于改进直接打靶法和自适应遗传算法的混合优化方案。首先在控制约束范围内构造控制量数据集,将控制量初末时刻值和终端时刻纳入优化设计变量,利用改进直接打靶法使以最远航程为目标... 针对类HTV飞行器准平衡飞行段弹道优化问题,提出一种基于改进直接打靶法和自适应遗传算法的混合优化方案。首先在控制约束范围内构造控制量数据集,将控制量初末时刻值和终端时刻纳入优化设计变量,利用改进直接打靶法使以最远航程为目标函数,满足控制约束、过程约束(动压、过载、热流率及禁飞区等)、终端约束的动态最优控制问题参数化为非线性规划问题。在此基础上借助自适应遗传算法对控制量参数进行全局寻优,通过三次样条插值对控制量-时间历程平滑处理,利用四阶龙格库塔法进行数值积分,以此得到符合条件的理想弹道。经仿真验证,提出的弹道优化算法相较于原算法(直接打靶法-遗传算法)收敛速度更快,性能指标更优,降低了对初值的敏感程度,具备一定的鲁棒性,能够实现规避多禁飞区,搜索到满足约束条件且保证航程最远的理想轨迹。 展开更多
关键词 高马赫数飞行器 准平衡飞行段 弹道优化 改进直接打靶 自适应遗传算 四阶龙格库塔法 多禁飞区
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某金属带式无级变速器振动仿真分析与多工况下试验验证
7
作者 刘克铭 蔡琳滢 吴雪莹 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2024年第1期68-76,共9页
为分析某金属带式无级变速器(CVT)振动产生机理,采用集中参数法建立双级行星齿轮非线性扭转动力学模型,应用四阶龙格库塔方法进行动态响应求解,利用ADAMS软件进行动力学仿真,对动态响应进行验证,进行CVT振动台架试验测试。研究结果表明... 为分析某金属带式无级变速器(CVT)振动产生机理,采用集中参数法建立双级行星齿轮非线性扭转动力学模型,应用四阶龙格库塔方法进行动态响应求解,利用ADAMS软件进行动力学仿真,对动态响应进行验证,进行CVT振动台架试验测试。研究结果表明:四阶龙格库塔方法与ADAMS动态仿真得到的动态响应结果基本一致;台架试验结果表明前进挡转速为2500 r/min时,低速挡输入轴轴向位置的振动加速度最大为0.623 m/s^(2),转速为1000 r/min时,低速挡输入轴轴向位置的加速度最大为0.309 m/s^(2);倒挡工况下,转速为2500 r/min时,倒挡输入轴轴向位置的振动加速度最大为0.703 m/s^(2),转速1000 r/min时,倒挡输入轴轴向位置的加速度最大为0.504 m/s^(2);倒挡工况下的振动加速度幅值比前进挡高12.85%;倒挡阶次谱中54.4阶和108.8阶振动信号最为明显,挡位切换过程中双级行星齿轮啮合次数增多,啮合间隙是CVT在倒挡动力传递中振动增大的主要原因。 展开更多
关键词 无级变速器 振动分析 行星齿轮 次分析 四阶龙格库塔法 非线性动力学分析
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基于均方根容积卡尔曼滤波的船舶操纵运动响应模型参数辨识
8
作者 李晴昊 任俊生 华焱 《系统仿真学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第8期1790-1799,共10页
为了解决扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法在船舶操纵运动模型参数辨识中存在辨识精度低、稳定性差和泛化能力弱的问题,提出了一种基于均方根容积卡尔曼滤波(square root cubature Kalman filter,SRCKF)的辨识算法。在CK... 为了解决扩展卡尔曼滤波(extended Kalman filter,EKF)算法在船舶操纵运动模型参数辨识中存在辨识精度低、稳定性差和泛化能力弱的问题,提出了一种基于均方根容积卡尔曼滤波(square root cubature Kalman filter,SRCKF)的辨识算法。在CKF框架下将方差矩阵的均方根代替原始方差矩阵,使用三角分解对其进行预测和更新以提高辨识的稳定性。将EKF作为对比算法,利用四阶龙格库塔法解算的数值仿真数据,对舵角符合舵机伺服机构变化的船舶二阶非线性响应模型参数进行辨识,并将得到的辨识模型开展泛化能力验证试验。结果表明:SRCKF算法具有比EKF算法更高的辨识精度、稳定性和泛化能力。 展开更多
关键词 参数辨识 SRCKF(square root cubature Kalman filter) 四阶龙格库塔法 舵机伺服机构 响应模型
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基于连续过渡模型的直流真空断路器弧后介质恢复分析 被引量:8
9
作者 刘晓明 于德恩 邹积岩 《真空科学与技术学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期1285-1289,共5页
搭建多端直流输电用直流真空断路器模块,基于连续过渡模型,结合重击穿判据,利用变步长四阶龙格库塔法,对直流真空断路器弧后介质恢复进行仿真分析。仿真结果表明:弧后电流初始变化率高,而后缓慢变化,直至趋近于零;在鞘层发展阶段中,鞘... 搭建多端直流输电用直流真空断路器模块,基于连续过渡模型,结合重击穿判据,利用变步长四阶龙格库塔法,对直流真空断路器弧后介质恢复进行仿真分析。仿真结果表明:弧后电流初始变化率高,而后缓慢变化,直至趋近于零;在鞘层发展阶段中,鞘层厚度呈指数趋势变化。采用对照分析方法,研究燃弧能量、触头电侵蚀率及触头间纵向磁场强度对直流真空断路器弧后介质恢复的影响。结果表明:燃弧能量大,触头电侵蚀率高使得弧后初始离子密度大,离子衰减时间长,鞘层发展缓慢;弧前触头间纵向磁场强度大,弧后初始离子密度小,有利于鞘层发展;剩余纵向磁场强度大,离子衰减时间长,抑制鞘层发展。 展开更多
关键词 直流真空断路器 连续过渡模型 鞘层 变步长四阶龙格库塔法 多端直流输电
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超导约瑟夫森结直流I-V曲线的数值计算 被引量:3
10
作者 贺庆丽 张军琴 +3 位作者 林涛 姚合宝 周引穗 万云 《西北大学学报(自然科学版)》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期13-15,22,共4页
基于超导约瑟夫森结的RCSJ模型的解析式为一非线性的二阶微分方程,对于该微分方程直接求解析解比较困难,故采用四阶龙格库塔法进行数值计算求解。经反复调用龙格库塔函数可得出约瑟夫森结的I-V曲线。并且,对这一求解过程及其关键部分进... 基于超导约瑟夫森结的RCSJ模型的解析式为一非线性的二阶微分方程,对于该微分方程直接求解析解比较困难,故采用四阶龙格库塔法进行数值计算求解。经反复调用龙格库塔函数可得出约瑟夫森结的I-V曲线。并且,对这一求解过程及其关键部分进行了阐述,数值计算结果定性地解释了实验结果。 展开更多
关键词 超导约瑟夫森结 RCSJ模型 四阶龙格库塔法 数值计算 直流I—V曲线 超导约瑟夫森效应
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罩式退火炉温控系统的神经网络PID预测控制 被引量:1
11
作者 林丽君 李书臣 +1 位作者 王宏楠 邓淑贤 《河南科技大学学报(自然科学版)》 CAS 2007年第5期1-4,共4页
罩式退火炉温控系统是一类具有大滞后及模型慢时变系统,采用传统控制方法其效果并不理想。因此,将神经网络PID预测控制思想应用于罩式退火炉温控系统,利用灰色预测模型与四阶龙格库塔法相结合对罩式退火炉温控系统的行为进行预测,同时... 罩式退火炉温控系统是一类具有大滞后及模型慢时变系统,采用传统控制方法其效果并不理想。因此,将神经网络PID预测控制思想应用于罩式退火炉温控系统,利用灰色预测模型与四阶龙格库塔法相结合对罩式退火炉温控系统的行为进行预测,同时结合神经网络PID控制器克服预测误差、系统干扰等不确定因素带来的影响,提高系统的自适应性。仿真结果表明,系统运行平稳,受不确定因素的影响较小,对罩式退火炉温控系统具有良好的控制效果。 展开更多
关键词 罩式退火炉 灰色预测模型 四阶龙格库塔法 神经网络PID控制器
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基于捷联惯导的变压器内微缆机器人定位研究 被引量:1
12
作者 赵晓军 田粮川 +1 位作者 孙文博 刘阳 《现代电子技术》 北大核心 2018年第24期35-38,共4页
为了降低大型变压器定期内部检查成本,解决大型变压器内部检查的定位问题,设计一种基于捷联惯导的大型变压器内微缆机器人定位系统。该系统搭载加速度传感器、陀螺仪传感器、摄像头等惯性测量单元,运用四阶龙格库塔法来解算姿态矩阵,结... 为了降低大型变压器定期内部检查成本,解决大型变压器内部检查的定位问题,设计一种基于捷联惯导的大型变压器内微缆机器人定位系统。该系统搭载加速度传感器、陀螺仪传感器、摄像头等惯性测量单元,运用四阶龙格库塔法来解算姿态矩阵,结合卡尔曼滤波算法融合加速度计传感器数据,对姿态矩阵数据进行修正,从而确定机器人运动的速度及位置,同时摄像头可以对机器人的定位进行定时矫正,以保证位置的精确性。实验数据表明,该系统自主性强,短时间内导航精度高,完全符合检测系统在大型变压器内的定位需求。 展开更多
关键词 捷联惯导 四阶龙格库塔法 变压器 微缆机器人 卡尔曼滤波算 定位系统
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基于ONERA模型的柔性叶片气弹稳定性研究
13
作者 李治国 陈猛 +2 位作者 张雅静 高志鹰 汪建文 《可再生能源》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1487-1492,共6页
为了探究大型风力机柔性叶片在挥舞-摆振耦合作用下的气弹稳定性,文章基于ONERA非线性气动模型建立了包括二维翼型非线性气动升阻力方程及其挥舞-摆振耦合运动方程的气弹模型。利用该气弹模型计算得到NREL 5 MW风力机叶中段DU35-A17翼... 为了探究大型风力机柔性叶片在挥舞-摆振耦合作用下的气弹稳定性,文章基于ONERA非线性气动模型建立了包括二维翼型非线性气动升阻力方程及其挥舞-摆振耦合运动方程的气弹模型。利用该气弹模型计算得到NREL 5 MW风力机叶中段DU35-A17翼型在叶片变桨前后的挥舞、摆振变形量变化曲线,并与FAST计算结果进行比较,以验证气弹模型的准确性。结果表明:在额定工况时,叶片出现z轴正方向、y轴负方向的弯曲变形;风力机未变桨时,挥舞、摆振变形量会随风速增大而增大;叶片变桨后,挥舞、摆振变形量会比额定工况下的变形量有所减少。由于计算得到的挥舞、摆振变形量曲线是收敛的,故叶片是气弹稳定的。该气弹模型为评估大型风力机柔性叶片气弹稳定性提供了新方法,计算得到的挥舞摆振位移数据为优化风力机结构参数、提升叶片气弹稳定性提供了数据参考。 展开更多
关键词 柔性叶片 气弹稳定性 ONERA模型 四阶龙格库塔法 挥舞-摆振耦合
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新型准零刚度隔振器设计及动力学研究 被引量:3
14
作者 杨远汉 黄龙 +1 位作者 曾鹏 刘北 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2023年第5期1043-1049,共7页
针对传统被动隔振器低频隔振性能不足的问题,提出了一种连杆-倾斜弹簧负刚度机构,并将其与线性弹簧并联构成一种新型准零刚度(quasi-zero stiffness,QZS)隔振器。首先,对该隔振器进行静力学分析,建立无量纲力-位移和无量纲刚度-位移关系... 针对传统被动隔振器低频隔振性能不足的问题,提出了一种连杆-倾斜弹簧负刚度机构,并将其与线性弹簧并联构成一种新型准零刚度(quasi-zero stiffness,QZS)隔振器。首先,对该隔振器进行静力学分析,建立无量纲力-位移和无量纲刚度-位移关系式,并讨论设计参数对隔振器刚度的影响,进一步得出隔振器在平衡位置处具有零刚度特性的参数条件;其次,通过动力学研究,建立隔振器在位移激励下的非线性动力学方程,并应用谐波平衡法推导出位移传递率;最后,采用四阶龙格库塔法对准零刚度隔振器在不同激励频率下进行数值仿真,并与不含负刚度机构的线性隔振器进行对比分析。结果表明,准零刚度隔振器在低频激励下的隔振效果明显优于线性隔振器,而在高频激励下具备与线性隔振器相当的隔振性能。 展开更多
关键词 负刚度机构 准零刚度 低频隔振 四阶龙格库塔法 位移传递率
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Theoretical investigation of micropolar fluid flow between two porous disks 被引量:6
15
作者 P.Valipour S.E.Ghasemi M.Vatani 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2015年第7期2825-2832,共8页
The steady, laminar, incompressible and two dimensional micropolar flow between two porous disks was investigated using optimal homotopy asymptotic method(OHAM) and fourth order Runge–Kutta numerical method. Comparis... The steady, laminar, incompressible and two dimensional micropolar flow between two porous disks was investigated using optimal homotopy asymptotic method(OHAM) and fourth order Runge–Kutta numerical method. Comparison between OHAM and numerical method shows that OHAM is an exact and high efficient method for solving these kinds of problems. The results are presented to study the velocity and rotation profiles for different physical parameters such as Reynolds number, vortex viscosity parameter, spin gradient viscosity and microinertia density parameter. As an important outcome, the magnitude of the microrotation increases with an increase in the values of injection velocity while it decreases by increasing the values of suction velocity. 展开更多
关键词 theoretical investigation porous disks micropolar fluid flow optimal homotopy asymptotic method(OHAM) microrotation
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