初未萌,杨今朝,邬树楠,吴志刚

1.大连理工大学 航空航天学院,大连 116024

2.大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室,大连 116024

随着在轨航天器的逐年增多,空间中充斥着大量因燃料耗尽或故障等原因造成失控的航天器[1-3]。这些失控的航天器一般为惯性参数未知的非合作目标,严重影响空间轨道上其他正常运行航天器的安全。针对这一问题,目前世界各国都在大力发展基于空间机器人的在轨服务技术,以实现对失控航天器的抓捕与维修[1]。空间机器人在抓捕目标的过程中需要改变其本身构型,整体系统的惯性张量会随时间产生较大变化,特别是目标被捕获瞬间会造成系统惯性张量的突变。如果无法了解构型改变以及目标抓捕对整体系统惯性张量的影响,当系统在抓捕过程中发生非预期改变时将不能实现有效的整体姿态控制。因此,对空间机器人整个抓捕过程的惯性张量进行在轨实时辨识是十分必要的。

目前,涉及空间机器人惯性张量辨识方面的研究已经取得了许多成果。Murotsu等[4]根据空间机器人机械臂关节运动所引起的整体位姿变化,分别运用基于动量守恒原理与基于Newton-Euler运动方程2种辨识方法对抓捕目标惯性参数进行辨识。王明等[5]基于机械臂的运动实现了对组合航天器惯性参数的辨识。侯振东等[6]提出了一种基于推力器激励的组合航天器惯性参数辨识方法。张博等[7]采用自适应反作用零空间控制方法,使得空间机器人可以在基体姿态扰动最小的情况下,辨识捕获的大型非合作目标的惯性参数。……