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工程力学含1CD 教学PPT 作者 范钦珊 工程力学（运动学与动力学）－17A－动量定理和动量矩定理A.
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内容提示：工程力学含1CD 教学PPT 作者 范钦珊 工程力学（运动学与动力学）－17A－动量定理和动量矩定理A 机械出版社
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基于空间机械臂的航天器系统惯性参数辨识.pdf 68页
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基于空间机械臂的航天器系统惯性参数辨识
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··········
··········
随着航天事业的发展，航天探索任务变得更加复杂化与多样化。在航天领域
中，带有空间机械臂的航天器系统在执行空间任务时，往往要求航天器的轨道、
姿态可控。然而，由于各种原因的存在，比如燃料的大量消耗、内置载荷的释放
以及目标星的捕获等，都有可能导致航天器的惯性参数发生改变，从而致使航天
器系统已有控制律失去效用。因此，研究航天器的惯性参数在轨辨识方法，对航
天器的姿态控制，具有非常重要的意义。
论文首先介绍了国内外关于航天器惯性参数辨识所面临的问题以及已取得
的成果。针对已有的辨识方法，系统的分析了各方法的优劣，得出基于空间机械
臂的方法辨识航天器惯性参数的可行性与优势。
论文以带有空间机械臂的航天器系统作为研究模型，对其进行了运动学分
析，并基于拉格朗日方法进行了动力学建模。基于动量、动量距守恒原理推导得
出了初始动量已知、未知情况下的航天器惯性参数辨识方法。该方法充分利用空
间机械臂的大幅度变构运动促使航天器惯性进行重新分布，从而导致航天器速度
发生变化。通过测量这些变化，基于动量守恒原理，构建出了线性回归模型，接
着，利用递推最小二乘法对航天器各惯性参数进行了分步辨识。通过对辨识方法
的仿真验证实验，验证算法有效，然而同时得出该方法对扰动和机械臂轨迹比较
敏感的结论。
针对参数辨识性问题，作者根据矩阵分析理论，提出了利用最优激励下的空
间机械臂轨迹运动对航天器惯性参数进行辨识的方法。通过利用基本参数集的方
法对动力学模型进行转化，得到统一的线性回归模型，并将回归矩阵的条件数最
小化作为空间机械臂轨迹的优化指标。在关节激励设定上，采用傅立叶级数对激
励进行了参数化，然后结合轨迹约束问题，设定了初始轨迹作为目标函数初始值，
随后利用模式搜索算法对目标函数进行优化，获得空间机械臂的最优激励运动轨
迹。最后同样对辨识方法进行了仿真实验，对比前后两种轨迹下的辨识结果，得
出后者更优。
论文最后对全文中所涉及到的理论、方法、研究进行了系统性的总结，并且
确定了未来的研究方向。
关键词：航天器；空间机械臂；动量守恒；最优激励；惯性参数
With the development of the aerospace industry, aerospace explorations become
diversified.
exploration,
spacecraft
space manipulator in the performance of tasks, it often requires that the spacecraft is
controlled
consumption of large quantities of fuel, release of built-load and capture of the target
star, are likely to lead to inertia parameters of the spacecraft changed, thereby causing
spacecraft
Therefore,
identification of inertial parameters for attitude controls of the spacecraft has a very
important significance.
This paper, firstly, introduces the outcome of the issue at home and abroad on the
spacecraft inertia parameter identification faced wi
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