[发明专利]一种基于数字样机的弹箭运动包络精细化预测方法

说明书

一种基于数字样机的弹箭运动包络精细化预测方法，属于火箭数字化仿真技术领域。本发明方法在动力学软件生成运动轨迹的基础上，将数字样机引入仿真中，实现数据的自动读入，运动坐标系的自适应调整，生成相应的运动轨迹，用于弹箭起飞、分离过程中的飞行姿态分析及静动态干涉检查；通过将运动数据由运动对象在飞行坐标系下的位姿信息向数字样机运动中心坐标系的自动转换，避免了以往在数据转换过程中对于坐标系位置和方向的人工判断，保证了仿真输入条件的正确。

技术领域

本发明涉及一种基于数字样机的弹箭运动包络精细化预测方法，属于火箭数字化仿真技术领域。

背景技术

由于弹箭结构和周围设施环境的复杂，弹箭的起飞和飞行分离过程中的间隙分析问题受较多因素影响，涉及姿控、分离、结构等各专业。传统方式下开展仿真主要依靠系统仿真给出分离前的位置、姿态、速度和加速度等信息，作为动力学仿真的输入，通过多体动力学分析软件计算分离过程中的相对运动轨迹。该方法用于性能分析上是有效的，但目前缺乏针对分离过程的间隙预示方法，导致危险间隙难于准确预示。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种基于数字样机的弹箭运动包络精细化预测方法，在动力学软件生成运动轨迹的基础上，将数字样机引入仿真中，实现数据的自动读入，运动坐标系的自适应调整，生成相应的运动轨迹，用于弹箭起飞、分离过程中的飞行姿态分析及静动态干涉检查。

本发明的技术解决方案是：一种基于数字样机的弹箭运动包络精细化预测方法，包括如下步骤：

S1，构建预测运动对象的数字样机，将所述数字样机中需要进行预测的对象和所述需要进行预测的对象的参照结构分别定义为预测对象和参照对象；

S2，建立所述数字样机的数字样机运动坐标系，所述数字样机运动坐标系的原点为数字样机的旋转中心位置，坐标轴根据所述预测运动对象的转动惯量确定；

S3，获取预测运动对象的运动坐标系及预测运动对象的运动过程在所述运动坐标系下的数据，并输入所述数字样机，然后将所述数据转换至数字样机运动坐标系下，生成所述数字样机的运动轨迹；所述数据包括运动过程中的时间点信息以及各个时刻预测对象相对于参照对象的位置和姿态信息；

S4，根据所述运动轨迹，通过数字样机模拟预测运动对象的运动过程；在模拟过程中，计算所述预测对象和参照对象之间的间隙，按运动过程生成间隙变化曲线，预测运动对象的运动包络。

进一步地，所述预测对象为所述数字样机上的运动部件，所述参照对象为所述数字样机上的固定部件，所述运动部件相对于固定部件发生运动。

进一步地，所述预测对象为数字样机上与所述预测运动对象上预先设定好的碰撞危险点对应的危险点特征，所述参照对象为数字样机上另一个危险点特征或所述数字样机上的固定部件，所述固定部件为数字样机上不与所述危险点特征发生相对运动的结构。

进一步地，所述计算所述预测对象和参照对象之间的间隙的方法为几何体动态间隙计算方法。

进一步地，所述建立所述数字样机运动坐标系的方法为：

S21，用包围盒方法获取所述预测运动对象的外包络，根据所述预测运动对象的质心位置和外包络，获得所述预测运动对象的运动中心坐标系A，所述运动中心坐标系A的原点为质心位置，三坐标轴分别与包围盒长方体外形上交于一点的三条边平行；

S22，在预测运动对象上以参照位置建立坐标系B，并将其映射到数字样机上对应的坐标系B’；所述参照位置为所述预测运动对象和数字样机上具有确定映射关系的位置；

S23，由构建的数字样机获取所述数字样机的建模坐标系C，由运动中心坐标系A、坐标系B、坐标系B’和建模坐标系C计算所述运动中心坐标系相对于建模坐标系的位姿变换矩阵；