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空间机器人动力学参数辨识

池春霞  
【摘要】: 本文主要讨论了空间机器人动力学参数的辨识问题。分别研究了空间机器人及基于机器人方法的航天器的动力学建模和参数的辨识算法,主要是通过建立动力学模型,分别采用不同的辨识算法进行动力学参数的辨识,并通过仿真验证辨识算法的稳定性。 这里主要研究了以下几方面内容: 本文首先建立了空间机器人系统的动力学模型,方程的推导方法是在动量守恒方程的约束下利用拉格朗日法推导出来的,并写出了方程的雅克比矩阵表示形式。 其次,本文研究了自由漂浮的空间机器人的动力学参数辨识,在机器人不受外力和扭矩的情况下,采用了基于动量守恒原理的辨识算法,该方法用于估算出自由漂浮的空间机器人的质量、质心和惯性张量等惯性参数。该方法的特征是使用运动学参数,运动学参数通过安装在基体或系统一部分上的传感器测出。当测量包含传感器噪音,参数的估算存在着相当小的误差,最后通过数字仿真验证了该辨识算法的可行性。 再次,本文研究了基于机器人方法的航天器系统惯性参数的辨识。该方法利用机械臂去改变航天器系统的惯性分布。惯性分布后的结果是,航天器系统的速度相应的改变。因为速度的变化是可以测量,机械臂的惯性变化也能够准确的计算出,航天器系统的动量守恒方程中航天器机体的惯性参数变成了唯一未知的,因此能被辨识。为了把问题看作线性辨识问题来处理,分两步进行辨识。第一步是辨识航天器的质量和质心,第二部是辨识航天器的惯性张量。通过仿真研究验证了提出方法的实用性。


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