一种航天器有限时间追逃博弈控制的解析求解方法与系统技术方案

本发明专利技术公开了一种航天器有限时间追逃博弈控制的解析求解方法与系统。所述方法包括：在LVLH坐标系下，采用零控脱靶量作为状态变量，建立航天器轨道追逃的固定时间微分对策模型；基于所建立的固定时间微分对策模型，求解追逃双方航天器解析形式的最优控制律及其对应的最优博弈路径。本发明专利技术能够快速求解航天器追逃博弈固定时间微分对策的鞍点，该鞍点所对应的追逃双边最优控制律能够为航天器规划博弈路径、规避空间碎片等不明目标，具有设计方法正确合理、计算过程快速有效、对实际任务适用性好等优点。用性好等优点。用性好等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种航天器有限时间追逃博弈控制的解析求解方法与系统


[0001]本专利技术属于航天器追逃博弈路径规划
，具体涉及一种航天器有限时间追逃博弈控制的解析求解方法与系统。

技术介绍

[0002]随着空间交会对接技术和在轨服务技术的不断发展，针对合作目标的控制方法已经趋于成熟，而考虑双方均具有机动能力的交会或拦截控制方法(追逃博弈控制技术)亟待发展，这对于规避空间碎片等不明目标以及国家太空安全防御具有重要意义。相应地，两航天器之间的追逃博弈控制问题也成为了当前前沿技术理论的热点问题。该问题实质上是一个双边主动控制下的连续时间动态规划问题，博弈双方具有相互冲突的目标：追踪航天器旨在接近逃逸航天器，逃逸航天器则需要努力摆脱接近。因此，与合作目标的交会控制问题相比，航天器追逃博弈控制问题具有更多的对抗性和不确定性，其问题维数与求解难度也增加了一倍。
[0003]微分对策是一种采用微分方法研究连续时间无限动态博弈的理论，非常适合对这类问题进行建模与分析。根据支付函数是否存在，微分对策可分为定性微分对策和定量微分对策两类；固定时间微分对策是定量微分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种航天器有限时间追逃博弈控制的解析求解方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：在LVLH坐标系下，采用零控脱靶量作为状态变量，建立航天器轨道追逃的固定时间微分对策模型；所述S1包括如下步骤：S101：在LVLH坐标系下，建立基于航天器相对运动C
‑
W方程的固定时间微分对策初始模型；S102：定义零控脱靶量为新的状态变量，在所述固定时间微分对策初始模型的基础上，重新推导并建立航天器轨道追逃的固定时间微分对策模型。S2：基于S1中所建立的所述固定时间微分对策模型，分别求解追逃双方航天器解析形式的最优控制律及其对应的最优博弈路径。所述S2包括如下步骤：S201：基于S1中所建立的所述固定时间微分对策模型，采用变分法求解追逃双方航天器的最优博弈控制律；S202：解析化求解所述追逃双方航天器的最优博弈控制律并获得对应的最优博弈路径。2.根据权利要求1所述的航天器有限时间追逃博弈控制解析求解方法，其特征在于，所述S101中，以逃逸航天器作为参考航天器、逃逸航天器所在位置对应的虚拟圆轨道作为参考航天器轨道，建立LVLH坐标系。3.根据权利要求1所述的航天器有限时间追逃博弈控制解析求解方法，其特征在于，所述S101中，建立航天器追逃博弈的固定时间微分对策初始模型如下：建立航天器追逃博弈的微分对策状态方程为其中，为LVLH坐标系下追逃双方航天器的相对运动状态，u
P
＝[a
P,x
,a
P,y
,a
P,z
]
T
和u
E
＝[a
E,x
,a
E,y
,a
E,z
]
T
分别为追踪航天器、逃逸航天器的推力加速度矢量，u
P
、u
E
满足|u
P
|≤T
P
、|u
E
|≤T
E
，T
P
、T
E
分别为追踪航天器、逃逸航天器在连续推力控制模式下的最大推力加速度，和分别为C
‑
W方程在状态空间描述形式下的系统矩阵、控制矩阵，ω为C
‑
W方程中参考航天器的运动角速度。设给定的追逃博弈时间为T＝t
f
‑
t0，追逃双方航天器的支付函数分别为
其中，t为当前时刻，t0为追逃博弈开始时刻，t
f
为追逃博弈结束时刻；为半正定对称矩阵，表征了追逃博弈结束时刻支付函数中双方航天器之间的距离所占比重；R
P
＝r
P
I3和R
E
＝r
E
I3为正定对称矩阵，分别表征了支付函数中追踪航天器和逃逸航天器消耗的燃料所占比重。联立式(1)和式(2)，即可建立航天器追逃博弈的固定时间微分对策初始模型。4.根据权利要求3所述的航天器有限时间追逃博弈控制解析求解方法，其特征在于，所述S102中，以零控脱靶量作为新的状态变量、建立航天器轨道追逃的固定时间微分对策模型如下：定义零...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗亚中，冯邈，李振瑜，张进，周剑勇，祝海，
申请(专利权)人：中国人民解放军国防科技大学，
类型：发明
国别省市：