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  • 1 # 使用者8852944140293

    尤拉角來描述剛體在三維歐幾里得空間的取向。對於任何參考系,一個剛體的取向,是依照順序,從這參考系,做三個尤拉角的旋轉而設定的。 為尤拉首先提出而得名。

    它們有多種取法,下面是常見的一種。如圖所示,由定點O作出固定座標系Oxyz和固定於剛體的動座標系Ox′y′z′。以軸Oz和Oz′為基本軸,其垂直面Oxy和Ox′y′為基本平面。

    由軸Oz量到Oz′的角θ稱章動角。平面zOz′的垂線ON稱節線,它又是基本平面Ox′y′和Oxy的交線。在右手座標系中,由ON的正端看,角θ應按逆時針方向計量。由固定軸Ox量到節線ON的角ψ稱旋進角;由節線ON量到動軸Ox′的角φ稱自轉角。由軸Oz和Oz′正端看,角ψ和 φ 也都按逆時針方向計量。 若令Ox′y′z′的初始位置與Oxyz重合,經過相繼繞Oz、ON和Oz′的三次轉動後,剛體將轉到圖示的任意位置。

    對於夾角的順序和標記,夾角的兩個軸的指定,並沒有任何常規。不同的作者會用不同組合的尤拉角來描述,或用不同的名字表示同樣的尤拉角。因此,使用尤拉角前,必須先做好明確的定義。

    在剛體的問題上,xyz 座標系是全域性座標系, XYZ 座標系是區域性座標系。全域性座標系是不動的;而區域性座標系牢嵌於剛體內。稱 xy-平面與 XY-平面的相交為交點線,用英文字母(N)代表。α 是 x軸與交點線的夾角,β 是 z-軸與Z軸的夾角,γ 是交點線與X軸的夾角。

    我們也可以給予尤拉角兩種不同的動態定義。一種是繞著固定於剛體的座標軸的三個旋轉的複合;另外一種是繞著實驗室參考軸的三個旋轉的複合。

    ( 1 ) 繞著 XYZ 座標軸旋轉:最初,兩個座標系統xyz 與 XYZ 的座標軸都是重疊的。開始先繞著 Z-軸旋轉 α 角值。然後,繞著 X-軸旋轉β 角值。最後,繞著 Z-軸作角值 γ 的旋轉。

    ( 2 ) 繞著 xyz 座標軸旋轉:最初,兩個座標系統 xyz 與 XYZ 的座標軸都是重疊的。開始先繞著 z-軸旋轉 γ角值。然後,繞著 x-軸旋轉β 角值。最後,繞著 z-軸作角值α的旋轉。

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