空间机器人动力学参数在轨辨识方法.pdf

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1、第27卷第6期计算机仿真20lO年6月文章编号：1006—9348(2010)06—0053—04空间机器人动力学参数在轨辨识方法董蕾1”，李言俊1，张科1，黄雄1(1．西北工业大学航天学院，陕西西安710072；2．海军驻温州地区军事代表室，浙江舟山316000)摘要：针对机器人动力学参数识别问题．提出了基于有限遥测信息的空间机器人动力学参数在轨辨识方法。首先深入分析了各动力学参数对系统角动量的影响程度，并进行了参数重组，然后依据空间机器人系统的角动量守恒原理，推导了动力学参数与系统角动量之间的映射关系，最后，利用Gauss—Seidel迭代方法获得辨识

2、结果。仿真表明，该方法能够快速地辨识出相关的动力学参数，方法利用遥测获得的飞行数据不需要额外的测量设备或者操作程序，为空间机器人动力学参数在轨实时辨识提供了理论方法。关键词：空间机器人；动力学；参数辨识；角动萤守恒中图分类号：V448．21文献标识码：BOn——OrbitIdentificationAlgorithmofDynamicsParametersforSpaceRobotsDONGLeil”，LIYan—innl，ZHANGKei，HUANGXion91(1．CollegeofAstronautics，NorthwesternPolytechni

3、calUniversity，Xi’anShanxi710072，China；2．NavyMilitaryRepresentativeOfficeinWenzhouall'ca，ZhoushanZhejiang316000)ABSTRACT：ThispaperpresentsalloB—orbitidentificationapproachofdynamicsparmnetet,$ofspacerobotsbasedonthelimitedflighttelemetrydata．Firstly，accordingtothesensitivitytothean

4、gularmomentum，thisapproachre·groupsthedynamicsparameters．Secondly，thisapproachdeducesthemappingmechanismbetweenangularmomen·rumanddynamicspm'ametersbymakingUSeofconservationofangularmomentum．Finally，theGauss—Seidelmeth—odisusedtoobtaintheidentifiedvaluesoftheparameters．Theresultso

5、fthesimulationverifythatthisapproachcanquicklyandaccuratelyidentifythedynamicsparametersandensuresomecontrolingisachieved．Thisapproachella—blesdynamicsparametersidentificationbyusingtheflighttelemetrydataandwithoutspecialmeasurementapparatusofoperationprocedure．Asafurtherresearch．

6、theapproachisapotentialalgorithmtobeextendedtoareal—timeone．KEYWORDS：Spacerobot；Dynamics；Parametersidentification；Conservationofangularmomentum1引言动力学模型是机器人系统动力学仿真、分析和控制的基础，而其应用的前提条件是已知机器人各臂的质鼍、质心位置、惯性矩和惯性积以及各关节的摩擦阻尼特性等动力学参数。一般情况下，这一复杂机械系统的动力学参数必须通过～定的方法辨识获得。本文通过深入分析各动力学参数对系统角动最的影响

7、程度，利用Gauss—Seidel迭代方法快速地辨识出了相关的动力学参数。收稿日期：2009-04一13修回日期：2009—05一06由于装配误差的存在、在轨燃料的消耗以及机构的展开(太阳能帆板、天线)等原因，会导致空间机器人的动力学参数发生变化，为此需要对它的动力学参数进行在轨辨识⋯，然而，地面固定基座机器人的动力学参数辨识方法忙1很难直接用于空间机器人。首先，在目前所研制的空间机器人中，都没有设计专门的敏感器来测量关节的加速度和驱动力矩，即使有相关的传感器，其信噪比也较低，因而某屿基于腕力传感器的辨识方法无法使用；其次，在空间环境下重力是微小量，因而某

8、些用到重力平衡原理的辨识方法无法使用；另外，Y．Murotsu等¨