[发明专利]一种针对空间非合作目标非完全约束组合体的动力学建模方法

摘要

本发明涉及一种空间非合作目标非完全约束组合体的动力学建模方法，属于航空航天技术领域。该方法包括四个步骤：首先，对机械臂末端和被抓捕目标分别建模；然后，定义机械臂和目标之间的接触为一个多模式的单边约束问题；接着，将机械臂和被抓捕目标的动力学方程与二者之间的连接模式模型进行集成和整合，得到一种基于多模式切换的组合体紧凑动力学模型；最后，进行动力学积分，求出系统的运动轨迹。本发明弥补了现有建模方法无法准确反映系统整体运动特性的不足，为相关研究提供了理想的动力学模型，该模型能够准确识别机械臂末端与被抓捕目标之间的连接运动模式且相关参数能够直接通过传感器测得，具有广泛的应用前景。

主权项

1.一种针对空间非合作目标非完全约束组合体的动力学建模方法，其特征在于，所述空间非合作目标非完全约束组合体包括如下结构：由机械臂末端抓取机构(3)和机械臂关节(5)组成的机械臂以及被抓捕目标(4)；所述机械臂安装在机械臂基座卫星(2)上；该建模方法包括如下步骤：步骤一，针对所述机械臂和被抓捕目标(4)，分别建立对应的动力学模型并初始化建模参数，其中，被初始化的建模参数至少包括：所述机械臂和被抓捕目标(4)的连接位置在固连模式下所能承受的最大静摩擦力和最大固连扭矩；步骤二，定义拓展自由度，整合所述机械臂的动力学模型和被抓捕目标(4)的动力学模型，其中，所述拓展自由度至少包括：滑动自由度l，表示机械臂末端抓取机构(3)到其与被抓捕目标(4)的连接点的距离；转动自由度θ，表示机械臂末端抓取机构(3)指向方向与被抓捕目标(4)连接点位置切线方向的夹角；滑动自由度f，表示机械臂末端抓取机构(3)与被抓捕目标(4)的连接点到该连接点的切线与被抓捕目标(4)质心垂线交点的距离；步骤三，根据输出的控制力和控制力矩，判断所述机械臂与被抓捕目标(4)之间的相对运动趋势并定义所述机械臂和被抓捕目标(4)的广义加速度；步骤四，对得到的所述机械臂的广义加速度进行动力学积分，求出所述组合体的运动曲线。