四元数旋转算子和螺旋算子

1.引言由于四元数具有其它定位参数和变换算法的综合优点和综合功能,因而在刚体和多刚体力学中的应用越来越广。本文正是利用了四元数表达的多样性和算法的多功能性,首先利用两个单位矢量的四元数乘积导出了四元数旋转算子,并通过其矩阵形式串通了其它参数形式的各种变换算子。     

四元数在刚体与多刚体系统力学中的应用

本文简要地介绍了四元数在刚体与多刚体系统力学中的应用.主要有下列内容:四元数(欧拉参数)的简单介绍;在刚体有限转动理论方面的应用;四元数形式的刚体定点运动的运动学方程与动力学方程;多刚体系统四元数关联矩阵的构造;四元数形式的多刚体系统运动学方程与动力学方程.     

四元数的一种新的代数结构

在四元数力学的数学方法研究中，首次引入了友向量的概念，借助四元数的复表示方法，进一步研究了四元数力学中的系列数值计算问题，给出了相应问题的简单计算和论证方法，建立起了一套四元数力学的简单数学方法。     

四元数乘法的结构张量与四元数矩阵的张量表示

阐述了四元数的张量概念，并利用四元数乘法的结构张量建立了各种四元数分量矩阵与四元数张量的关系。从而使四元数运算归结为一般的张量运算．     

用四元数法提取加速度计三轴转台测试中的动态误差量

在加速度计三轴转台测试试验设计的基础上,提出用四元数法提取测试中加速度计动态误差量。该方法简单、精确且不会出现奇异,可计算在三轴转台转动中的各个时刻,重力加速度在加速度计坐标系上的投影,从而达到在动态测试中易除重力加速度的影响、获得动态误差量的目的。在章最后给出了在某一测试下的计算结果。     

四元数方法及其应用

本文全面地评述了四元数方法及其在现代科学技术中的应用,指出四元数具有其他定位参数和变换算子的综合优点和综合功能,不仅在刚体动力学中有广泛的用途,而且在一般多体系统的力学分析和控制中也有极其广阔的应用前景。      

谈谈理论力学教材的改革

讨论了以复矢量法讲解刚体动力学的优点.     

一种基于梯度下降四元数理论的DVL误差标定方法

针对如何快速精确标定出多普勒计程仪(DVL)的比例因子误差以及DVL和捷联惯导(SINS)之间的安装误差角的问题,提出了一种基于梯度下降四元数估计理论的位置观测DVL标定方法。以SINS/DVL/GNSS为组合导航方式,利用多普勒测速原理标定出比例因子误差,通过构造位置矢量观测方程,采用梯度下降四元数方法得到安装误差角的标定结果。通过仿真及试验验证了所提出方法的有效性,并与卡尔曼滤波标定算法进行了比较,结果表明:比例因子估计值误差的最终标定结果在0.06%以内,安装角估计误差最终标定结果在0.05°以内,具有较好的工程应用价值。     

方向余弦矩阵中四元数提取算法比较

在捷联惯性导航系统姿态算法中,用四元数取代方向余弦阵来描述姿态变化具有计算量小、精度高、不存在奇异问题的优点。在实际工程应用中常常需要从方向余弦矩阵中提取对应的旋转四元数,但是经典的提取算法可能会出现平方根计算时根号内出现负值的情况,从而使四元数的提取失败。针对这一问题,总结了现有文献中提出的两种新算法,并从计算量和计算精度的角度对这几种算法进行了分析对比,通过比较发现基于特征值和特征向量的提取算法实现了计算量和精度的最佳组合,为工程应用提供了有价值的参考。     

基于四元数自适应卡尔曼滤波的快速对准算法

针对捷联惯导初始对准问题,提出了一种具有干扰抑制能力的四元数自适应卡尔曼滤波初始对准算法。通过将初始对准问题转化为Wahba姿态确定问题,直接建立四元数的滤波模型,并采用自适应卡尔曼滤波对初始时刻姿态四元数进行估计,利用姿态四元数更新求出当前姿态来实时地反映载体的姿态变化。针对直接构建量测模型导致收敛速度慢的问题,提出一种基于最优四元数估计法构造K矩阵原理的改进算法。利用三轴转台模拟不同的摇摆环境进行实验,转台实验表明了改进算法具有较快的收敛速度和良好的稳定性及精度,中等精度的惯导系统在150s至200s的对准时间内,航向角均值误差小于2'。     

On the calculation of the exponential function of a matrix

A method due to Putzer is presented to calculate the exponential function of a matrix and this is used to determine the deformation gradient history of the motion in the Maxwell orthogonal rheometer.     

圆截面压杆稳定设计的先试后算法

针对传统试算法稳定系数妒取值的不定性,研究提出了一种新的试算方法。此法思路是根据压杆类型范围内的特定规律,选择不同公式进行相应的计算,定出精确的真值,即大柔度杆取λ1和λ1的几何中值λ精=√λ1λ’1;中、小柔度杆取等比中值λ精=nλ1＋mλ2/m＋n进行计算,提高了设计效率。     

车载捷联惯导系统定位测姿算法研究

GPS／INS组合精确测定平台的位置和姿态是移动测图系统中的重要模块。对陀螺仪和加速度计所测角速度和比力进行两次积分得载体姿态、速度和位置即SINS力学机械编排。目前该过程大多在地理坐标系进行。这里详细推导了地球坐标系中完整的解算过程，以四元数姿态矩阵更新及重力计算为核心，由IMU原始观测值解算出了载体位置、速度和姿态等参数，可快速高效与CPS输出的位置速度信息进行组合滤波处理，可据此编程进行工程应用数据处理。     

On a critique of a numerical scheme for the calculation of fractionally damped dynamical systems

Recently Yuan and Agrawal [L. Yuan and O.P. Agrawal, A numerical scheme for dynamic systems containing fractional derivatives, Journal of Vibration and Acoustics 124 (2002) 321–324] presented a new numerical scheme to calculate the dynamic response of mechanical systems, the damping forces of which are described by fractional derivatives. When solving the resulting equation of motion by time integration, it is necessary to store the entire displacement history of the system due to the non-local character of the fractional derivatives. The cited scheme appears to overcome this drawback by transforming the equation of motion with the fractional term into a set of ordinary differential equations. It can be shown that this scheme is equivalent to a classical spring-dashpot representation and thus does not imply the benefits derived from fractional-derivative models. In addition, it is less flexible and incorrectly predicts the asymptotic behavior.     

On the error estimate of h-convergence in quadrilateral elements

ＯＮＴＨＥＥＲＲＯＲＥＳＴＩＭＡＴＥＯＦＨ－ＣＯＮＶＥＲＧＥＮＣＥＩＮＱＵＡＤＲＩＬＡＴＥＲＡＬＥＬＥＭＥＮＴＳＤｕａｎＭｅｉ（段梅）ＭｉｙａｍｏｔｏＹｕｔａｋａ（宫本裕）ＺｈｏｕＢｅｎｋｕａｎ（周本宽）ＣｈｅｎＤａｐｅｎｇ（陈大鹏）（Ｒｅｃｅｉｖｅ...