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(wù)變得更加復(fù)雜化與多樣化。在航天領(lǐng)域中，帶有空間機械臂的航天器系統(tǒng)在執(zhí)行空間任務(wù)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(biāo)星的捕獲等，都有可能導(dǎo)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(guān)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(xué)分析，并基于拉格朗日方法進行了動力學(xué)建模?；趧恿?、動量距守恒原理推導(dǎo)得出了初始動量已知、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(gòu)運動促使航天器慣性進行重新分布，從而導(dǎo)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(gòu)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(jié)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(xué)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(biāo)。在關(guān)節(jié)激勵設(shè)定上，