陀螺儀的學習

2021-07-23 19:41:06 字數 683 閱讀 2022

從陀螺儀得到x、y、z三個角速度後就需要通過積分來得到角度,事實上,經過簡單的積分是得不到正確的角度的,更得不到尤拉角,在這裡說一下通過的runge-kunta更新四元數,從而對角速度積分得到角度的過程。

四元數能到快速的發展,得益於飛行器控制與導航的發展,要求更合理的描述剛體空間的運動,以便於計算機的計算。

在採用方向余弦描述飛行器運動時,要積分矩陣微分方程: 

c為載體座標到世界座標系的方向余弦矩陣,ω為載體座標系相對於世界座標系旋轉角速度ω的反對稱矩陣。進行計算時將包含9個一階微分方程,計算量很大。

在使用四元數進行求解時,需要求解四元數方程: 

其中,q為描述載體座標系轉動的四元數,ω為載體座標系相對世界座標系轉動的角速度,同樣的可以表示為四元數: ω

=0+ω

x⋅i+

ωy⋅j

+ωz⋅

k 按四元數乘積展開:

了解過微分方程的應該知道,只有一小部分的微分方程是可以求出通解的,剩下的大部分都需要其他的一些方法來了解性質或者求數值解等等。

runge-kunta法就是一種常微分方程的數值解法,可以求得常微分方程的近似數值解,可以參考《數值分析》之類的數學書籍深入了解。

這裡先給出四階標準r-k公式:

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