Relación de la velocidad angular entre marcos giratorios

Notación

Usaré la notación de Hubert Hahn para mi pregunta. Hahn tiene un tratamiento algebraico de todos los valores.

  • ω GRAMO norte GRAMO es la velocidad angular del marco GRAMO con respecto al marco norte , representado en el marco GRAMO , es decir ω GRAMO norte GRAMO = ω 1 . gramo ^ 1 + ω 2 . gramo ^ 2 + ω 3 . gramo ^ 3
  • A B norte será la matriz de transformación que transforma un vector ortogonal representado en el marco norte a un vector representado en marco B , es decir ω GRAMO norte GRAMO = A GRAMO norte ω GRAMO norte norte , dónde es la multiplicación algebraica.

Detalles

  • Rotaciones usando ángulos de Bryant, también conocidos como ángulos cardánicos, ángulos de euler.
  • Tengo un marco fijo en el espacio sin rotación. norte
  • un marco fijo al cuerpo en un cuerpo giratorio B cuyo η ˙ = ω B norte norte Lo sé (velocidad angular del cuadro B con respecto a norte , representado en el marco norte . Mis ángulos absolutos η representa este cuerpo.)
  • otro marco GRAMO que gira alrededor de un punto fijo en el primer cuerpo (cuerpo con marco B ). tengo informacion sobre GRAMO la rotación con respecto a B : ω GRAMO B GRAMO conocido _
  • 6dof en juego

Problema

¿Cómo haría para calcular GRAMO rotación relativa al marco fijo en el espacio norte ( ω GRAMO norte norte )?

Intento de solución

Desde GRAMO La rotación de se define con respecto a B Yo diría que nos separamos ω GRAMO norte GRAMO al igual que

ω GRAMO norte GRAMO = ω GRAMO B GRAMO + ω B norte GRAMO = ω GRAMO B GRAMO + A GRAMO B ω B norte B

Me preocupa perderme el tratamiento de la actitud cinemática.

Según Hahn: η ˙ = H ( η ) ω L R R = H ( η ) A R L ω L R L , dónde H ( η ) es la matriz de actitud cinemática.
de este modo:

  • Podemos calcular la velocidad angular fija en el espacio del marco B : η ˙ = H ( η ) ω B norte norte = H ( η ) A B norte ω B norte B ... pero no estoy seguro de por qué η ˙ no es igual a ω B norte norte .
¿Puedes dar más detalles? H ( η ) un poco. No estoy inmediatamente familiarizado con la matriz de actitud cinemática, y por qué sería diferente del cambio de base. A matriz.
Correcto, entonces la interpretación física del vector ω L R L se complica por el hecho de que define una tasa angular en un marco que se describe mediante un cambio de matriz de base que no se lleva bien con los vectores de ángulo (o eso entiendo por las pruebas extendidas de Hahn). imgur.com/a/MCMvcbP
Eso es bastante estándar, donde d d t A B norte = ω B norte B × A B norte . Pero los vectores de ángulo pertenecen al espacio de configuración y no deben mezclarse con vectores cartesianos.
@JAlex Entonces, ¿los vectores de ángulo nunca deben mezclarse con los vectores cartesianos? ¿O es producto del tratamiento específico realizado por Hahn?
El intermediario es la matriz jacobiana que convierte los vectores de velocidad angular en velocidad de rotación cartesiana.

Respuestas (1)

@JAlex Respondió la pregunta en los comentarios. η NO es un vector cartesiano. La matriz de actitud convierte una tasa angular cartesiana del marco giratorio (digamos ω B norte norte ) a la tasa de cambio de la representación del parámetro de orientación del cuerpo rígido η ˙ ! Los llamo parámetros porque su derivada ( η ˙ ) no debe confundirse con una velocidad angular. Está más relacionado con la derivada de la matriz de transformación, como señala JAlex:

A ˙ B norte = ω B norte B × A B norte

Mi mente esta explotado. Había leído muchos documentos relacionados con cuerpos rígidos, pero ninguno era claro al respecto.