[发明专利]一种空间机器人系统参数在轨辨识方法

说明书

技术领域

本发明属于系统参数辨识领域，具体涉及一种空间机器人参数在轨辨识方法。

背景技术

空间机器人是目前航天领域空间应用研究的一个重要发展方向。由于空间机器人的几何参数在机械加工装配误差、环境温度变化、抓取未知负载等情况下会发生变化，所以需要对该系统的各关节参数进行重新辨识。

空间机器人系统的参数辨识方法基本上有两类，第一类是假设空间机器人在自由漂浮条件下满足线动量和角动量守恒，该方法可以对系统各部分(如机械臂和基座)分别进行参数辨识，第二类是输入力矩控制的系统，该方法可以对任意状态下的各系统关节参数进行辨识，对此国内外学者也进行了大量的研究。但是目前的研究成果多集中于线性系统辨识或者非线性系统的离线辨识，这种辨识对于实时性要求比较低，对于某些特殊情况，如在未知环境下在轨遥操作的系统参数辨识、空间系统参数的动态修正以及非线性摩擦项系数的辨识等，都不能满足要求。

发明内容

技术方案

本发明针对现有技术的问题，考虑包含线性项和非线性阻尼项的空间机器人的参数辨识，提出一种在轨辨识方法，本发明的技术方案为：

所述一种空间机器人系统参数在轨辨识方法，其特征在于：采用以下步骤：

步骤1：忽略重力影响，考虑空间机器人处于自由漂浮模式，建立空间机器人机械臂输入力矩τ的表达式τ＝g(θ)；其中系统的全部待辨识参数为θ，θ＝[θ_l,θ_f]，θ_l为τ_l项的待辨识参数且包含k个参数，θ_f为τ_f项的待辨识参数；

τ_l为根据关节反馈信号q、和计算得到期望输入力矩，τ_l项为线性形式，其表达式用线性回归方程表示为为系统线性部分信息向量；q∈Rⁿ为关节角向量，为关节角速度向量，为关节角加速度向量，M(q)∈R^n×n为正定对称惯性矩阵，为离心力和哥氏力矩阵；θ_l＝[θ₁,θ₂,...,θ_k]；

τ_f为关节阻尼力矩向量，τ_f为非线性项，τf=[fc+(fs-fc)exp(-|q·/q·s|)2]×sign(q·)+fvq·,]]>f_c为库仑摩擦力矩，f_s为静摩擦力矩，为Stribeck速度，f_v为粘性摩擦系数，θf=[fc,fs,q·s,fv];]]>