基于空間機械臂的航天器系統(tǒng)慣性參數(shù)辨識.pdf

1、隨著航天事業(yè)的發(fā)展，航天探索任務變得更加復雜化與多樣化。在航天領域中，帶有空間機械臂的航天器系統(tǒng)在執(zhí)行空間任務時，往往要求航天器的軌道、姿態(tài)可控。然而，由于各種原因的存在，比如燃料的大量消耗、內(nèi)置載荷的釋放以及目標星的捕獲等，都有可能導致航天器的慣性參數(shù)發(fā)生改變，從而致使航天器系統(tǒng)已有控制律失去效用。因此，研究航天器的慣性參數(shù)在軌辨識方法，對航天器的姿態(tài)控制，具有非常重要的意義。
　　本文首先介紹了國內(nèi)外關于航天器慣性參數(shù)辨識所面

2、臨的問題以及已取得的成果。針對已有的辨識方法，系統(tǒng)的分析了各方法的優(yōu)劣，得出基于空間機械臂的方法辨識航天器慣性參數(shù)的可行性與優(yōu)勢。以帶有空間機械臂的航天器系統(tǒng)作為研究模型，對其進行了運動學分析，并基于拉格朗日方法進行了動力學建模?；趧恿俊恿烤嗍睾阍硗茖У贸隽顺跏紕恿恳阎?、未知情況下的航天器慣性參數(shù)辨識方法。該方法充分利用空間機械臂的大幅度變構運動促使航天器慣性進行重新分布，從而導致航天器速度發(fā)生變化。通過測量這些變化，基于動量守恒

3、原理，構建出了線性回歸模型，接著，利用遞推最小二乘法對航天器各慣性參數(shù)進行了分步辨識。通過對辨識方法的仿真驗證實驗，驗證算法有效，然而同時得出該方法對擾動和機械臂軌跡比較敏感的結論。針對參數(shù)辨識性問題，作者根據(jù)矩陣分析理論，提出了利用最優(yōu)激勵下的空間機械臂軌跡運動對航天器慣性參數(shù)進行辨識的方法。通過利用基本參數(shù)集的方法對動力學模型進行轉(zhuǎn)化，得到統(tǒng)一的線性回歸模型，并將回歸矩陣的條件數(shù)最小化作為空間機械臂軌跡的優(yōu)化指標。在關節(jié)激勵設定上，