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非完整约束英文解释翻译、非完整约束的近义词、反义词、例句

英语翻译:

【化】 nonholonomic constraint

分词翻译:

非的英语翻译:

blame; evildoing; have to; non-; not; wrong
【计】 negate; NOT; not that
【医】 non-

完整约束的英语翻译:

【化】 holonomic constraint

专业解析

非完整约束(Nonholonomic Constraints)是经典力学与机器人运动学中的重要概念,指系统运动过程中存在无法通过位置变量单独描述的微分约束。这类约束通常表现为速度或加速度层面的限制条件,且无法通过积分转化为完整的位置约束。

从数学角度,非完整约束可表达为不可积分的微分方程: $$ sum{i=1}^n a{ki}(q,t) dot{q}_i + b_k(q,t) = 0 quad (k=1,2,...,m) $$ 其中$q_i$为广义坐标,$dot{q}_i$为广义速度,方程不可积分意味着约束条件独立于位置坐标。

典型应用包括:

  1. 移动机器人(如汽车模型)只能沿车轮轴向运动,无法横向移动
  2. 航天器姿态控制中的角动量守恒约束
  3. 机械臂末端执行器在特定方向的速度限制

与完整约束的关键差异在于:完整约束减少系统自由度数量,而非完整约束仅限制运动轨迹,不改变系统自由度总数。这种特性使其在路径规划领域具有特殊价值,例如自动泊车系统的轨迹优化。

权威参考文献:

网络扩展解释

非完整约束是力学和机器人学中的重要概念,其核心特征在于不可积分的微分约束。以下是综合多个权威来源的详细解释:

1. 定义与数学形式

非完整约束指系统中存在无法通过积分转化为几何约束的微分方程,通常表现为速度或加速度级别的限制。其数学形式为: $$ f(q, dot{q}, t) = 0 $$ 其中$q$为广义坐标,$dot{q}$为广义速度。若该方程无法通过积分消除速度项,则属于非完整约束。

2. 关键特征

3. 典型应用场景

4. 与完整约束的对比

特征 完整约束 非完整约束
约束形式 几何约束(如$f(q,t)=0$) 微分约束(如$f(q,dot{q},t)=0$)
可积分性 可积分 不可积分
自由度影响 减少位置自由度 限制速度空间
动力学方程 拉格朗日方程适用 需更复杂方程(如Appell方程)

5. 研究意义

非完整系统的控制与规划更具挑战性,需采用特殊方法(如路径规划中的非完整运动学模型)。在机器人领域,理解此类约束对设计移动平台和空间机械臂至关重要。

如需进一步了解具体系统的约束方程推导,可参考机器人动力学或分析力学教材。

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