非合作目标软捕获后的动力学参数无激励辨识

doi:10.7527/S1000-6893.2022.28342

Abstract

Abstract:

To address the problem of dynamic parameter identification on orbit for non-cooperative targets， a non-excitation identification method based on the state perception of soft-docking mechanism is proposed. When non-cooperative targets are captured， the compound system is in the phase of buffering and unloading collision impulse， and the soft-docking mechanism is in the state of non-excitation response. Firstly， the kinematics of the main spacecraft equipped with the soft-docking mechanism is analyzed， the momentum equation of the compound system with the dynamics parameters of the non-cooperative targets is established， and then an absolute momentum increment equation of the compound system is constructed. Secondly， aiming at the singularity problem in solving dynamic parameters， a method of continuous dimension increasing of matrix is designed to avoid singularity， and the measurement of the termination condition is completed through solving matrix condition number. Finally， based on the generalized coordinates and generalized velocities of the main spacecraft equipped with soft-docking mechanism through on-orbit perception， the dynamic parameters of the non-cooperative targets can be identified. Numerical simulation results show that the proposed method has the advantages of faster solution， short identification period， small impact on base attitude and high identification accuracy.

Key words: absolute momentum increment, soft capture, non-excitation, non-cooperative targets, singularity avoidance

CLC Number:

V448.2

Sheng XU, Ming CHU, Shaoqi LIN, Rui CHANG, Hanxu SUN. Dynamic parameter identification without excitation for non-cooperative targets post soft capture[J]. Acta Aeronautica et Astronautica Sinica, 2023, 44(19): 228342-228342.

Figures/Tables 20

Fig.1

Fig.2

Fig.3

Fig.4

Table 1

Dynamic parameters of main spacecraft

$i$	$m i / k g$	$I i / k g ⋅ m 2$			$d i / m$	$r i / m$
$i$	$m i / k g$	X方向	Y方向	Z方向	$d i / m$	$r i / m$
1	200	55	55	50	6.71	1.51
2	1.9	0.03	0.005	0.03	0	0
3	1.7	0.015	0.01	0.005	0	0
4	1.7	0.02	0.02	0.004	0.21	0.21
5	6	0.355	0.355	0.2	0.22	0.13

Table 1

Table 2

Dynamic parameters of non-cooperative targets

参数	数值
$m t d / k g$	2.0
$I ̑ t d / k g ⋅ m 2$	0.05，0.05，0.05，-0.01，-0.01，-0.01
$r t d / m$	0.05，0.05，0.10

Table 2

Table 3

Momentum of non-cooperative target before captured

$P t 0 / k g ⋅ m · s - 1$			$L t 0 / J ⋅ s$
X方向	Y方向	Z方向	X方向	Y方向	Z方向
0.05	0.05	0.05	0.018 6	0.081 4	0.050

Table 3

Fig.5

Fig.6

Fig.7

Fig.8

Fig.9

Fig.10

Fig.11

Fig.12

Fig.13

Fig.14

Fig.15

Fig.16

Table 4

Relative error of dynamic parameter identification

辨识参数	相对误差 $R s$
辨识参数	方法1	方法2
$m t / 10 - 6 %$	1.9	17
$r t / %$	0.001 2	0.004 4
$I ̑ t / %$	0.046	0. 33

Table 4

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Dynamic parameter identification without excitation for non-cooperative targets post soft capture

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