[发明专利]考虑卫星挠性耦合的转动惯量递推最小二乘辨识方法

权利要求书

1.一种考虑卫星挠性耦合的转动惯量递推最小二乘辨识方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一、确定辨识参数与测量数据之间的最小二乘关系式；

小角度机动假设下的大尺度挠性航天器动力学方程为

其中，I是卫星转动惯量，待辨识参数；是航天器角加速度，P_rot是挠性附件相对于本体坐标系的转动刚柔耦合系数，C_η和K_η为附件的模态阻尼矩阵和刚度矩阵，η是挠性附件在模态坐标下的振动模态，T是卫星受到的合外力矩；

将待辨识的转动惯量参数表示成标称值和残差值相加的形式，

I＝I_nom+Δ_I (2)

将上式带入姿态动力学方程得

得到带挠性附件的大尺度柔性航天器转动惯量的最小二乘描述形式

z＝Hx (4)

其中

其中，体现了大尺度挠性航天器挠性附件振动对转动惯量辨识的影响；

步骤二、确定激励方案；

采用闭环控制激励的PD控制器，控制卫星转过设定的角度；

设计期望的姿态控制力矩大小为：

式中，ω和Θ分别为角速度和欧拉角度所需增量向量，J为转动惯量，T为控制力矩，K_ω和K_ω为PD控制器系数；

步骤三、递推最小二乘辨识；

观测值维数为3，用z₁，z₂，z₂表示z的每次观测值，即

观测误差v为3维，用v₁，v₂，v₃表示v的每次观测值，即

方差

Varv₁＝R₁，Varv₂＝R₂，…Varv_k＝R_k

相应的观测矩阵为H₁，H₂，…H_k，得到k个矩阵观测方程为

z₁＝H₁x+v₁，z₂＝H₂x+v₂，…，z_k＝H_kx+v_k (6)

把k次观测值合在一起，用分块矩阵法表示观测方程，设

将k批数据同时处理后得到x的估值

设加权矩阵为

其中，

如果

则

递推方程为：

完成带有大型挠性帆板卫星的转动惯量辨识。