仪器仪表学报

作者：齐超群，彭思淇，张慧博，戴士杰

单位：齐超群,1. 河北工业大学机械工程学院,,彭思淇,2. 哈尔滨工业大学航天学院,,张慧博,3. 哈尔滨工程大学机电工程学院,,戴士杰,1. 河北工业大学机械工程学院,

关键词：空间碎片;阵列压力传感器;分布力;参数辨识;微重力碰撞实验

基金：国家自然科学基金航天联合基金重点支持项目(U21B2075)、国家自然科学基金面上项目(52475249)资助

针对合作目标消旋/捕获过程中柔性接触分布力实时精确辨识的挑战,提出了一种基于阵列压力传感器的嵌套式递推分布力辨识方法,实现了分布力接触域及其分布特性在时空耦合条件下的实时描述。首先,建立了分布接触力模型,利用其幂指函数特性进行对数空间变换,随后引入形函数对分布力的时空特征进行解耦。在嵌套内层的空间域上,提出了一种改进Sigmoid函数的权重方程,并构建了基于S形权重函数的加权最小二乘法(S-WLS),以修正通过相邻响应量区域搜寻算法获得的接触域几何参数。在嵌套外层的时间域中,同时引入遗忘因子和权重因子,构建了用于动态求解分布力标准方程的递推式,并通过指数变换实现了分布力特征参数的精确辨识。最后,设计了基于阵列压力传感器的分布力采集系统,研制了等效微重力碰撞平台,并开展了斜碰实验。实验结果表明,所提方法相较于传统加权最小二乘法(WLS)在分布力特征参数辨识上具有显著优势,分布力辨识的相对误差范围仅为±8.8%。进一步采用Hazen计分方法对相对误差进行了95%置信水平的正态检验,验证了本方法的准确性和有效性。为后续空间碎片消旋/捕获中动态分布力精确预示提供了理论基础和技术方案。

来源：2025年第1期

《仪器仪表学报》期刊编辑部

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