空间机器人的质量随着载荷及燃料的消耗而发生变化,而非合作目标的惯性参数也是未知的,因此在空间机器人抓取未知目标并进行运动和动力学控制时必须首先进行参数辨识。本文以自由飞行空间机器人为对象,主要研究在空间机器人试探抓取目标过程中辨识目标质量特性(如目标的质量,质心位置,惯量矩阵等)。该研究对机械臂抓取的实时精确控制具有重要的工程意义和应用价值。首先对单臂自由飞行空间机器人进行运动分析,并应用以拉格朗日方程为代表的分析力学方法建立空间刚性机器人动力学模型,而采用牛顿—欧拉方程建立目标动力学模型。应用抓取域对末端效应器建立目标抓取域模型,并基于抓取域建立末端碰撞模型来描述空间机器人捕获漂浮目标的动态过程。在末端碰撞力作为激励的条件下,提出基于动量守恒方程和牛顿—欧拉方程的参数辨识方法。对包括目标在内的空间机器人系统建立动量守恒方程和牛顿—欧拉方程,并对未知的目标惯性参数(质量,质心位置相对于目标体坐标系的三个分量和惯量阵中的六个独立元素)线性化表示,建立线性参数化模型。由于基于动量守恒的参数辨识方法不需要获得力和力矩信息,适用于自由飞行空间机器人的参数辨识。因此采用基于动量守恒的方法辨识未知目标的惯性参数。在此基础上,基于最小二乘法在线估计目标参数,并从线性方程组最小二乘问题角度分析辨识过程中的参数辨识误差及测量噪声对参数辨识的扰动影响。引入矩阵的广义逆,给出最小二乘问题极小解的通解,分析零空间补偿对辨识的影响。提出最小二乘问题扰动理论,并探索减小扰动误差的方法。