[发明专利]一种空间机器人系统基于动量的参数辨识方法

权利要求书

1.一种空间机器人系统基于动量的参数辨识方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：建立空间机器人系统基于动量的参数辨识模型；

步骤2：使用并行学习方法进行参数辨识，在参数辨识结果更新的每一步，同时使用当前时刻以及过去时刻的空间机器人系统运动信息进行参数辨识结果更新，完成参数辨识结果更新；

所述步骤1的具体方法为：

建立空间机器人捕获目标后系统的线动量和角动量方程：

其中，表示系统在惯性系下的线动量，表示系统在惯性系下的角动量.表示连杆i的质量，表示连杆i的惯量矩阵，表示连杆i在惯性系下的角速度，和分别表示连杆i质心在惯性系下的位置和速度向量，为臂连杆和关节数目；

系统的初始线动量为零，将式(1)表示为关于末端执行器动力学参数的线性方程组：

其中，w＝[1/m_n，ⁿa_nx，ⁿa_ny，ⁿa_nz，ⁿI_n，xx，ⁿI_n，xy，ⁿI_n，xz，ⁿI_n，yy，ⁿI_n，yz，ⁿI_n，zz]^T是末端执行器的动力学参数向量，左上标“n”表示在连杆n本体坐标系下的表示，x_b表示基座姿态和基座质心位置，表示基座角速度和基座质心线速度，和分别表示关节角度和关节角速度向量；

对式(2)求导数，得到空间机器人系统基于动量的参数辨识模型：

其中，ψ和z分别为Φ和y关于时间的导数。

2.根据权利要求1所述的空间机器人系统基于动量的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤1还包括对待辨识参数取值进行量级统一。

3.根据权利要求2所述的空间机器人系统基于动量的参数辨识方法，其特征在于，所述对待辨识参数取值进行量级统一的具体方法为：

通过式(3)得到：

其中：D＝diag(d₁，d₂，…，d_np)为对角矩阵，c_j为矩阵的第j列，np＝10为空间机器人系统待辨识的参数数目；

令通过式(4)得到：

其中：为单位化向量，表示矩阵的第j列为单位向量。

4.根据权利要求3所述的空间机器人系统基于动量的参数辨识方法，其特征在于，所述步骤2的具体方法为：

在参数辨识结果更新的每一步，同时使用当前时刻以及过去时刻的空间机器人系统运动信息进行参数辨识结果更新：

其中：Γ表示正定的参数学习速率矩阵；p表示使用的系统过去时刻数据的数目，k∈{1，2，…，p}为选取的系统过去时刻的运动信息，Ψ_k为使用的系统过去时刻运动信息的回归矩阵，e_k通过方程(7)计算：

e_k＝Ψ_kw(t)-ν_k (7)

其中，ν_k为选定的过去的输出向量；

定义参数误差其中：真值w^*为常值；参数误差变化律表示为：

定义矩阵选取的系统过去时刻的运动数据能够使矩阵Θ正定；

空间机器人系统未知动力学参数的更新律通过式(9)计算得到：

5.根据权利要求4所述的空间机器人系统基于动量的参数辨识方法，其特征在于，所述过去时刻的空间机器人系统运动信息的选取方法为：

通过式(10)进行选取：

其中，||·||₂表示矩阵的l²-范数，ξ₁为常数。