欧拉角死锁_刚体运动学最通俗易懂的理解万向节死锁
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欧拉角死锁_刚体运动学最通俗易懂的理解万向节死锁
小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.
在網上看了很多所謂的通俗易懂的理解萬向節死鎖的文章,甚至動畫。
可能是我想象力有問題,實在是理解不了:
如果xyz表示機體坐標系,那機體坐標系永遠不可能重合,也就不會出現第二種狀態。
恰巧,我們剛看了運動學,運動學就是解釋物體的運動規律,建立物體運動的描述方法。
剛體旋轉的運動方程我們早就分析過了,那就從這些方程里看看能不能找到答案。
仔細觀察,你很容易發現:
只有歐拉角微分方程里,cos pitch 不能為0 ,即pitch不能為90度
那么如果當pitch=90度了會怎么樣呢?巧了,這不就是萬向節死鎖嗎?
只不過看了一眼微分方程,就非常直觀的解決了這個終極問題為什么只有歐拉角有死鎖問題?
因為只有歐拉角(zyx順序)描述旋轉運動時,它的方程中存在約束,pitch不能為90度,而旋轉矩陣微分方程,和四元數微分方程則不存在約束,他們的方程中的元素都是角速度,角速度可以隨意選取,方程依然有效。
也就是說,萬向節死鎖是歐拉角自己的問題(因為只有它有),是將任意旋轉用繞x,y,z三個軸分別的度數來合成的思路會造成萬向死鎖。
還有什么比數學更通俗易懂的嗎?我是zing,一個有趣的飛控算法工程師,今天就講這么多,下期見。
相關閱讀:
[飛控]剛體運動學-歐拉角模型
[飛控]剛體運動學-旋轉矩陣模型
[飛控]剛體運動學-四元數模型
總結
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