基于空間機(jī)械臂的航天器系統(tǒng)慣性參數(shù)辨識(shí).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(jī)械臂的航天器系統(tǒng)在執(zhí)行空間任務(wù)時(shí)，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(shí)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(shí)所面

2、臨的問題以及已取得的成果。針對已有的辨識(shí)方法，系統(tǒng)的分析了各方法的優(yōu)劣，得出基于空間機(jī)械臂的方法辨識(shí)航天器慣性參數(shù)的可行性與優(yōu)勢。以帶有空間機(jī)械臂的航天器系統(tǒng)作為研究模型，對其進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，并基于拉格朗日方法進(jìn)行了動(dòng)力學(xué)建模?；趧?dòng)量、動(dòng)量距守恒原理推導(dǎo)得出了初始動(dòng)量已知、未知情況下的航天器慣性參數(shù)辨識(shí)方法。該方法充分利用空間機(jī)械臂的大幅度變構(gòu)運(yùn)動(dòng)促使航天器慣性進(jìn)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(dòng)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(jìn)行了分步辨識(shí)。通過對辨識(shí)方法的仿真驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證算法有效，然而同時(shí)得出該方法對擾動(dòng)和機(jī)械臂軌跡比較敏感的結(jié)論。針對參數(shù)辨識(shí)性問題，作者根據(jù)矩陣分析理論，提出了利用最優(yōu)激勵(lì)下的空間機(jī)械臂軌跡運(yùn)動(dòng)對航天器慣性參數(shù)進(jìn)行辨識(shí)的方法。通過利用基本參數(shù)集的方法對動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)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(jī)械臂軌跡的優(yōu)化指標(biāo)。在關(guān)節(jié)激勵(lì)設(shè)定上，