DYNAMIC EQUATIONS OF CONTROLLED MECHANICA L SYSTEM WITH REDUNDANT HOLONOMIC CONSTRAINTS

Dynamic equations of motion for mechanical systems with regard to Lagrange’s equation of motion are discussed. The case of redundant constraints and positive semidefinite mass matrix in obtaining the Lagrangian multipliers and the constraint forces corresponding to a constraint equation based on a generalized inverse of a rectangular matrix and Singular Value Decomposition (SV D) is detailed. Different ways of applying the generalized inverse of a matrix in relation to obtaining an acceleration of a mechanical system on which a holonomic constraint is imposed is investigated. It is established that there could be an infinite set of solutions for an acceleration and Lagrangian multipliers of a dynamic system. The conditions that need to be satisfied for an equation of a mechanical system to have a unique solution is also spelled out and ascertained by proof. Method of obtaining the generalized inverse of a matrix is also discussed. A numerical example is given to show the application of the methods.

Рассматривается задача построения уравнений динамики управляемой механической системы в обобщенных координатах в случае голономных связей и знакопостоянной положительной матрицы масс. Получены множители Лагранжа и реакций связи, соответствующие уравнению связей. Предлагается алгоритм, основанный на построении обобщенной обратной прямоугольной матрицы и сингулярного разложения (SVD). Исследованы различные способы использования обобщенной обратной матрицы для приведения уравнений динамики к виду, разрешенному относительно ускорений. Установлено, что решение уравнений относительно ускорений и множителей Лагранжа динамической системы не является единственным. Определены условия единственности решения. Предложен метод построения обобщенной обратной матрицы. Приводится числовой пример, иллюстрирующий применение предлагаемых методов.