已屏蔽 原因:{{ notice.reason }}已屏蔽
{{notice.noticeContent}}
~~空空如也

好了,至此欧拉动力学方程的求解就完成了,接下来求解欧拉运动学方程。我们现在尝试使用角速度来表示欧拉角。考虑到角动量守恒,我们取角动量L的方向作为空间坐标系z轴,然后利用欧拉角分解到1、2、3轴方向,通过与角速度的关系便可求出欧拉角。

我们可以直接分解得出三轴角动量的值。当然,考虑到L与进动角对时间的导数\(\dot{\varphi}\)方向相同,也就是说,角动量分解到1、2、3轴后L前系数与角速度分解到1、2、3轴后\(\dot{\varphi}\)前的系数一致。利用这点,我们可以得出:

\(I_1\omega_1 = Lsin(\theta)sin(\psi)\) (4.40.1)

\(I_2\omega_2 = Lsin(\theta)cos(\psi)\) (4.40.2)

\(I_3\omega_3 = Lcos(\theta)\)(4.40.3)

先捏软柿子,从(4.40.3)可以显然看出章动角,有\(cos(\theta) = \frac{I_3\omega_3}{L}\)。

我们知道,\(\theta \in [0,\pi]\),而arccos函数的值域也是\([0,\pi]\),所以我们可以用arccos函数唯一确定一个\(\theta\),即:\(\theta = arccos(\frac{I_3\omega_3}{L})\)(4.41)

同时,看看(4.40.1)和(4.40.2)的形式,可以利用正弦余弦平方和为一的特性。(4.40.1)和(4.40.2),先平方再相加,开方,利用\(\theta \in [0,\pi]\),正弦大于零,有:

\(sin(\theta) = \frac{\sqrt{I_1^2\omega_1^2+I_2^2\omega_2^2}}{L}\)(4.42)

其实我们不需(4.42)也可确定章动角,但是后面要用它,所以一并求出来了。也可以直接由(4.41)式,利用三角函数正余弦平方和为一及这种情况下正弦大于零的特性求出。

接下来看自转角(4.40.1)和(4.40.2)相除即可求出自转角的正切值,周衍柏先生的理论力学上便是这么求的对称陀螺的。但是那是因为对称情况下,角速度之比也刚好有正切出现,可以直接通过诱导公式和角的范围确定,而一般情况下并不具备这种条件,再加上arctan函数的值域并不是\([0,2\pi]\),所以我们计划求出自转角的正弦和余弦值,并通过它们确定自转角的值。有:

\(sin(\psi) = \frac{I_1\omega_1}{Lsin(\theta)} = \frac{I_1\omega_1}{\sqrt{I_1^2\omega_1^2+I_2^2\omega_2^2}}\)(4.43)

\(cos(\psi) = \frac{I_2\omega_2}{Lsin(\theta)} = \frac{I_2\omega_2}{\sqrt{I_1^2\omega_1^2+I_2^2\omega_2^2}}\)(4.44)

通过(4.43)(4.44)可以唯一确定自转角\(\psi\)。

最后搞最麻烦的进动角\(\varphi\),由(1.2.3)可以得出

\(\dot{\varphi} = \frac{\omega_3-\dot{\psi}}{cos(\theta)}\)(4.45)

看样子这个就必须积分了,我们先确定被积函数,利用(4.41),(4.43),(4.44)和三角函数微分的性质,有

\(\dot{\varphi} = \frac{L}{I_3}-\frac{L\sqrt{I_1^2\omega_1^2+I_2^2\omega_2^2}}{I_2I_3\omega_2\omega_3}\frac{d}{dt}[\frac{I_1\omega_1}{\sqrt{I_1^2\omega_1^2+I_2^2\omega_2^2}}]\)(4.46)

积分,有:

\(\varphi = \frac{L}{I_3}t-\frac{I_1L}{I_3I_2}\int_0^t\frac{\sqrt{I_1^2\omega_1^2+I_2^2\omega_2^2}}{\omega_2\omega_3}\frac{d}{dt}[\frac{\omega_1}{\sqrt{I_1^2\omega_1^2+I_2^2\omega_2^2}}]dt+\varphi_0\)(4.47)

代入角速度便可得到最终结果,一会发出来。

这几天有点忙,可能更得要慢一点

文号 / 928730

名片发私信
学术分 0
总主题 8 帖总回复 97 楼拥有证书:进士 机友
注册于 2020-08-28 12:52最后登录 2024-05-09 12:44
主体类型:个人
所属领域:无
认证方式:手机号
IP归属地:广东

个人简介

火箭爱好者

文件下载
加载中...
{{errorInfo}}
{{downloadWarning}}
你在 {{downloadTime}} 下载过当前文件。
文件名称:{{resource.defaultFile.name}}
下载次数:{{resource.hits}}
上传用户:{{uploader.username}}
所需积分:{{costScores}},{{holdScores}}下载当前附件免费{{description}}
积分不足,去充值
文件已丢失

当前账号的附件下载数量限制如下:
时段 个数
{{f.startingTime}}点 - {{f.endTime}}点 {{f.fileCount}}
视频暂不能访问,请登录试试
仅供内部学术交流或培训使用,请先保存到本地。本内容不代表科创观点,未经原作者同意,请勿转载。
音频暂不能访问,请登录试试
投诉或举报
加载中...
{{tip}}
请选择违规类型:
{{reason.type}}

空空如也

插入资源
全部
图片
视频
音频
附件
全部
未使用
已使用
正在上传
空空如也~
上传中..{{f.progress}}%
处理中..
上传失败,点击重试
等待中...
{{f.name}}
空空如也~
(视频){{r.oname}}
{{selectedResourcesId.indexOf(r.rid) + 1}}
处理中..
处理失败
插入表情
我的表情
共享表情
Emoji
上传
注意事项
最大尺寸100px,超过会被压缩。为保证效果,建议上传前自行处理。
建议上传自己DIY的表情,严禁上传侵权内容。
点击重试等待上传{{s.progress}}%处理中...已上传,正在处理中
空空如也~
处理中...
处理失败
加载中...
草稿箱
加载中...
此处只插入正文,如果要使用草稿中的其余内容,请点击继续创作。
{{fromNow(d.toc)}}
{{getDraftInfo(d)}}
标题:{{d.t}}
内容:{{d.c}}
继续创作
删除插入插入
插入公式
评论控制
加载中...
文号:{{pid}}
加载中...
详情
详情
推送到专栏从专栏移除
设为匿名取消匿名
查看作者
回复
只看作者
加入收藏取消收藏
收藏
取消收藏
折叠回复
置顶取消置顶
评学术分
鼓励
设为精选取消精选
管理提醒
编辑
通过审核
评论控制
退修或删除
历史版本
违规记录
投诉或举报
加入黑名单移除黑名单
查看IP
{{format('YYYY/MM/DD HH:mm:ss', toc)}}
ID: {{user.uid}}