基于推力器的组合航天器质量特性辨识方法研究

组合航天器的质量特性辨识对提高其姿态轨道控制的精度和快速性有至关重要的作用。对基于推力器的总质量、质心位置和惯量矩阵的在轨辨识进行了研究。基于推力作用下的平动方程可得到质心位置和总质量的耦合辨识方程,基于转动方程可得到转动惯量和质心位置的耦合辨识方程,通过对角速度和线加速度进行多次采样,利用最小二乘法求解这2类辨识方程可完成总质量、质心位置和惯量矩阵的在轨辨识。基于上述辨识原理,提出一种闭环稳定的解耦质量特性辨识方法,通过设计合适的推力器工作策略,实现总质量、质心位置和惯量矩阵的解耦辨识,并采用一种不依赖于转动惯量的控制算法,使组合航天器的姿态在辨识结束后恢复到稳定状态。仿真表明,采用闭环稳定的解耦质量特性辨识方法,可保证组合航天器在推力器激励后的姿态稳定性。在仿真采用的动力学干扰、推力器误差和敏感器误差下,总质量、质心位置和惯量矩阵的辨识精度可达到10-3量级。

大型被服务航天器质量特性参数在轨辨识

大型模块化航天器可通过在轨模块更换技术替换故障及过时模块,延长航天器寿命。模块更换后,航天器质量特性发生变化,而高精度轨道和姿态控制要求准确的航天器质量特性参数作为已知输入。针对此问题,提出了基于参数解耦和分散协同控制技术的在轨辨识方法。所提方法能够快速辨识出具备多套姿态控制模块的大型复合航天器的质量特性参数,辨识精度高,满足实时在轨辨识要求。

航天器捕获制动过程的质量特性在轨辨识方法研究

针对航天器系统质量、质心位置和惯性矩阵的在轨辨识问题提出一种解决方法:将系统所有未知参数以组的形式进行划分,每组未知参数都可以转化为线性表示形式,从而将一个非线性系统的参数辨识问题转化为若干个线性的子参数辨识问题;用递推式最小二乘法对每个子参数辨识问题进行求解,在对某组参数求解时所需的其他未知参数则用其估计值代替。通过该方法可将复杂非线性系统转化为若干线性系统实现系统参数在轨辨识。通过数值仿真对采用推进器激励的航天器的总质量、质心位置和惯性矩阵进行辨识,验证了方法的有效性。

基于陀螺测量信息的航天器突变参数识别方法

利用速率陀螺的测量信息研究了航天器质量特性参数突变的识别问题。基于物理学原理建立了航天器转动和速率陀螺的数学模型;对航天器的结构布局进行分析,提出了辨识策略和算法;利用条件数和奇异值分解理论对测量矩阵进行分析,观察突变参数的可辨识性及可辨识度;以某航天器为例,就其质量特性的可辨识性及可辨识度进行数值分析,并进行在轨辨识仿真。结果表明,当航天器参数突变后,按照所提的策略,其质量和质心位置可以辨识,且质心位置的可辨识度高于质量。