[发明专利]待辨识目标的惯性参数辨识方法和装置

摘要

本发明公开了一种待辨识目标的惯性参数辨识方法和装置；其中的方法包括：在驱动抓取有待辨识目标的机械臂转动的多个时刻，测量机械臂各臂节的角动量及航天器的角动量；产生待辨识目标的质量和质心位置，并利用多组角动量、当前产生的辨识目标的质量及质心位置根据预设的运动学模型计算获得待辨识目标的多个转动惯量；根据当前获得的多个转动惯量评估待辨识目标的当前转动惯量误差，在误差不符合预定误差要求时，返回产生并计算过程，否则，将当前计算获得的转动惯量、当前产生的待辨识目标的质量及质心位置作为待辨识目标的转动惯量、质量以及质心位置。本发明节约了航天器宝贵的燃料，提高了待辨识目标的惯性参数辨识精度且具有较理想的泛用性。

主权项

1.一种待辨识目标的惯性参数辨识方法，其特征在于，所述方法包括：在驱动抓取有待辨识目标的机械臂转动的多个时刻，分别测量机械臂各臂节的角动量以及安装有机械臂的航天器的角动量，形成多组角动量；所述机械臂各臂节与航天器形成多刚体系统；产生待辨识目标的质量和质心位置，并利用多组角动量、当前产生的辨识目标的质量以及质心位置基于运动学模型分别计算获得待辨识目标的多个转动惯量；评估待辨识目标当前转动惯量误差，并根据评估结果重新执行上述产生并计算的操作或者将当前产生的待辨识目标的质量以及质心位置作为待辨识目标的质量以及质心位置，并将当前计算获得的转动惯量作为待辨识目标的转动惯量；其中，所述利用多组角动量、当前产生的辨识目标的质量以及质心位置利用所述运动学模型分别计算获得待辨识目标的多个转动惯量包括：针对一组角动量而言，利用该组角动量中的不同时刻对应的机械臂各臂节的角动量以及机械臂所在航天器的角动量、当前产生的辨识目标的质量以及质心位置计算公式的最小二乘解所述最小二乘解即为本次计算出的待辨识目标的一个转动惯量：其中，I₁₁、I₂₂、I₃₃、I₁₂、I₁₃和I₂₃表示本次计算出的待辨识目标的转动惯量中的六个独立的分量，S⁽¹⁾为基于一组角动量中第一个时刻的S，S^(t)为基于一组角动量中第t个时刻的S，n为多刚体系统的刚体数量‑1，d⁽¹⁾为基于一组角动量中第一个时刻的d，d^(t)为基于一组角动量中第t个时刻的d，d包括d₁、d₂和d₃三个分量；其中，A_nj表示从F_j到F_n的坐标变换矩阵，表示基于F_j的第j个刚体相对于第j‑1个刚体的角速度，A^‑1_In表示A_In的逆，A_In表示从F_n到惯性空间坐标系F_I的坐标变换矩阵，I_n表示基于F_n的第n个刚体的转动惯量，m_i表示第i个刚体的质量，r_i表示基于F_I的第i个刚体的质心位置，F_I表示惯性空间坐标系，v₀表示基于F_I的第0个刚体的质心速度，A_Ik表示从F_k到惯性空间坐标系F_I的坐标变换矩阵，F_k表示第k个刚体的坐标系，l_k表示第k个刚体的坐标系的原点指向第k+1个刚体的坐标系的原点的矢量，Ω_k表示基于F_k的第k个刚体的角速度，A_Ii表示从F_i到惯性空间坐标系F_I的坐标变换矩阵，a_i表示第i个刚体的坐标系的原点指向第i个刚体的质心位置的矢量，I_i表示基于F_i的第i个刚体的转动惯量，Ω_i表示基于F_i的第i个刚体的角速度，A_kj表示从F_j到F_k的坐标变换矩阵，A_ij表示从F_j到F_i的坐标变换矩阵， F_n表示第n个刚体的坐标系,F_j表示第j个刚体的坐标系,F_i表示第i个刚体的坐标系。