地日运动的C-1R-2P2机构重演及其应用于向日计算

来源：机床与液压杂志2016年第5期北京时间：

作者：张威

单位：中国民航大学机场学院；中国民航大学机场学院；中国民航大学机场学院

摘要：通过将自由系统等效变换为非自由系统的思想，可以利用机构学方法实现天文运动关系的可视化表达。提出一套假想C1R2P2串联机构作为地日运动的相当系统，以5个运动副(1个圆柱副，2个转动副和2个移动副)来耦合地球对日运动。通过对黄赤交角和黄道椭圆轨道等约束条件的满足，该机构可重演地球任意点的对日运动。同时，利用DH参数法，在机构的运动空间中建立了日心和地球位点的时间-空间方程。把此方程应用到太阳定向上，推导出由时间及经纬度表出的太阳方向公式。将Michalsky算法中太阳高度角和方位角计算公式以及王炳忠太阳赤纬计算公式作为参考，给出传统太阳矢量公式。最后通过3个实例，将得出的两组太阳方向向量进行对比，并计算出对应的误差。结果表明：该机构和由机构正向运动学导出的太阳方向公式是正确的。此外，对地日运动的更高精度修正，可通过调整或增加运动副来层次化重演。该研究方法可为天文运动学研究提供一种形象手段，以更好地理解运动关系。

关键词：地日运动;太阳定向;机构学;正向运动学;DH参数法

基金资助：国家自然科学基金委员会与中国民航局联合资助项目(U1233106)；中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(ZXH2012H007)；中国民航大学校级科研项目(2012KYE05)