大型挠性航天器模态参数时域辨识方法研究

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雅宝题库解析：
    为提高柔性航天器的姿态控制精度，在控制器设计中通常需要准确的动力学参数，尤其是模态频率参数。然而，地面试验或计算所获取的参数通常不够准确，无法满足控制器的设计需求。为此，本文研究柔性航天器的模态参数在轨辨识方法，旨在为控制器设计提供准确的模态参数。    首先，用Lagrange方法建立了中心刚体上带有柔性附件的航天器完整非线性动力学模型，通过合理的简化得到线性化动力学模型，并由数值仿真验证了线性模型精度；运用复模态理论得到理论各阶频率值，为后续研究各算法的辨识效果提供了衡量的标准。    其次，简述了频域法的基本原理和通过频响函数辨识动力学参数的过程；数值仿真验证了其对于低频密集情况辨识精度不高、模态遗漏题目严重的缺陷。    之后，研究了时域ERA算法及其各拓展算法在该方向的应用题目。首先讨论了辨识数学模型的离散化题目；接着考虑辨识观测量的选取题目，论述了基本ERA、数据相关ERA和带观测器的ERA算法的辨识原理，通过数值仿真比较了它们在有噪声干扰下的辨识效果，并总结了其各自的适用条件。    最后，研究了时域子空间系列算法的辨识应用题目。首先给出了子空间算法和扩展可观性矩阵的概念；接着推导了用刚体运动学响应数据获取该矩阵用于辨识的原理；针对激励信号难以测量的情况，对基本算法加以改进而仅使用输出信号用于辨识；用数值仿真结果说明了各自的辨识特性。    研究结果表明，对于大型柔性航天器动力学参数在轨辨识的应用，时域法应该成为未来研究的重点：它相比频域法具有辨识精度高、能够区分低密频的优势，同时时域方法的选取应综合考虑不同飞行任务的限制和不同姿态控制精度的要求。