【技术实现步骤摘要】
本申请涉及航天器轨迹优化，特别涉及一种多个航天器编队飞行的协同控制方法、装置、设备及介质。
技术介绍
1、随着空间技术的进步，对天文现象的观测从可见光发展到电磁波，引力波或能成为天文观测新方式，从而加深人们对宇宙的理解。受多个航天器分布轨道不一致影响，空间引力波探测器构形不可避免地会随轨道位置而改变，分析构形改变对引力波探测精度造成的影响，并从初始构形部署及构形保持控制角度对探测器轨道进行设计，保证探测器在长周期工作时间内高精度探测引力波是极为重要的。对不同构形引力波探测器进行优化设计，有助于加深对引力波探测理论的理解，为选择最佳部署方案提供数据支撑，以获得更好的探测性能，促进引力波天文学的发展。
2、相关技术中，已有若干种优化设计探测器初始构形的方法，包括编队平面倾角修正法、基于粒子群优化方法、混合反应禁忌搜索方法和级联优化方法等。
3、然而，现有方法设计控制策略时需要确定的变量复杂，计算耗时过长，亟需完善。
技术实现思路
1、本申请提供一种多个航天器编队飞行的协同控制方法、装置、设备及介质，以解决现有技术设计控制策略需要确定的变量复杂，计算耗时过长等问题，提升空间引力波的探测精度。
2、为达到上述目的，本申请第一方面实施例提出一种多个航天器编队飞行的协同控制方法，包括以下步骤：
3、建立控制期望驱动的控制脉冲计算模型；
4、基于所述控制脉冲计算模型，建立分层控制拓扑结构，并根据所述分层控制拓扑结构分别确定多个航天器编队
5、建立协同控制拓扑结构，基于所述协同控制拓扑结构对所述编队构形的控制策略进行优化，并基于所述多个航天器编队飞行的整体位置控制策略和优化后的编队构形的控制策略协同控制所述多个航天器编队飞行。
6、根据本申请的一个实施例，在建立所述协同控制拓扑结构，基于所述协同控制拓扑结构对所述编队构形的控制策略进行优化之后，还包括：
7、基于预设的动力学模型延拓算法，建立所述编队构形的保持控制策略优化模型；
8、基于所述编队构形的保持控制策略优化模型，对所述多个航天器编队飞行进行协同控制。
9、根据本申请的一个实施例，所述建立控制期望驱动的控制脉冲计算模型，包括：
10、基于圆型限制性三体模型，建立编队运动方程；
11、基于期望位置和所述编队运动方程，确定第一控制脉冲；
12、基于预设的打靶策略和所述第一控制脉冲，确定第二控制脉冲。
13、根据本申请的一个实施例，所述多个航天器编队飞行的整体位置控制策略为：
14、
15、s.t.||δrc||max≤δrc0
16、δθc0≤δθc≤δθc1
17、tci≤tc(i+1)(i＝1，2，...，n-1)；
18、其中，δrc为虚拟航天器scc到太阳距离的变化量，δθc为虚拟航天器scc滞后地球角度的变化量；δvci为加载在虚拟航天器scc上的第i次脉冲，n表示总脉冲次数，wc1、wc2、wc3为对应的权重系数，tci为加载第i次脉冲至虚拟航天器scc上的时刻。
19、根据本申请的一个实施例，所述优化后的编队构形的控制策略为：
20、
21、s.t.|△vdjk||≤δvdmax
22、td(k+1)-tdk≥δtdmin(k＝1，2，...，mi-1)；
23、其中，mi为第i段中底层控制脉冲数量，δvdjk为第i段中加载在真实航天器scj上的第k个脉冲，δlarm为臂长变化量，δθbreath为呼吸角变化量，varm为臂长变化速率；wd1、wd2、wd3、wd4为对应的权重系数，tdk为加载第i段中的第k个脉冲至真实航天器scj上的时刻。
24、根据本申请实施例提出的多个航天器编队飞行的协同控制方法，通过建立控制期望驱动的控制脉冲计算模型，可以基于控制脉冲计算模型，建立分层控制拓扑结构，并根据分层控制拓扑结构分别确定多个航天器编队飞行的整体位置控制策略和编队构形的控制策略；通过建立协同控制拓扑结构，可以基于协同控制拓扑结构对编队构形的控制策略进行优化，并基于多个航天器编队飞行的整体位置控制策略和优化后的编队构形的控制策略协同控制多个航天器编队飞行。由此，通过控制脉冲计算模型，对编队整体位置与编队构形进行分层优化设计，实现航天器编队低频次协同控制，解决了现有技术设计控制策略需要确定的变量复杂，计算耗时过长等问题，提升空间引力波的探测精度。
25、为达到上述目的，本申请第二方面实施例提出一种多个航天器编队飞行的协同控制装置，包括：
26、建立模块，用于建立控制期望驱动的控制脉冲计算模型；
27、确定模块，用于基于所述控制脉冲计算模型，建立分层控制拓扑结构，并根据所述分层控制拓扑结构分别确定多个航天器编队飞行的整体位置控制策略和编队构形的控制策略；
28、控制模块，用于建立协同控制拓扑结构，基于所述协同控制拓扑结构对所述编队构形的控制策略进行优化，并基于所述多个航天器编队飞行的整体位置控制策略和优化后的编队构形的控制策略协同控制所述多个航天器编队飞行。
29、根据本申请的一个实施例，在建立所述协同控制拓扑结构，基于所述协同控制拓扑结构对所述编队构形的控制策略进行优化之后，所述控制模块，还用于：
30、基于预设的动力学模型延拓算法，建立所述编队构形的保持控制策略优化模型；
31、基于所述编队构形的保持控制策略优化模型，对所述多个航天器编队飞行进行协同控制。
32、根据本申请的一个实施例，所述建立模块，具体用于：
33、基于圆型限制性三体模型，建立编队运动方程；
34、基于期望位置和所述编队运动方程，确定第一控制脉冲；
35、基于预设的打靶策略和所述第一控制脉冲，确定第二控制脉冲。
36、根据本申请的一个实施例，所述多个航天器编队飞行的整体位置控制策略为：
37、
38、s.t.||δrc||max≤δrc0
39、δθc0≤δθc≤δθc1
40、tci≤tc(i+1)(i＝1,2,...,n-1)；
41、其中，δrc为虚拟航天器scc到太阳距离的变化量，δθc为虚拟航天器scc滞后地球角度的变化量；δvci为加载在虚拟航天器scc上的第i次脉冲，n表示总脉冲次数，wc1、wc2、wc3为对应的权重系数，tci为加载第i次脉冲至虚拟航天器scc上的时刻。
42、根据本申请的一个实施例，所述优化后的编队构形的控制策略为：
43、
44、s.t.|δvdjk||≤δvdmax
45、td(k+1)-tdk≥δtdmin(k＝1,2,...,mi-1)；
46、其中，m本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多个航天器编队飞行的协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在建立所述协同控制拓扑结构，基于所述协同控制拓扑结构对所述编队构形的控制策略进行优化之后，还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立控制期望驱动的控制脉冲计算模型，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个航天器编队飞行的整体位置控制策略为：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述优化后的编队构形的控制策略为：
6.一种多个航天器编队飞行的协同控制装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在建立所述协同控制拓扑结构，基于所述协同控制拓扑结构对所述编队构形的控制策略进行优化之后，所述控制模块，还包括：
8.一种电子设备，其特征在于，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5任一项所述的多个航天器编队飞行的协同控制方法。
9.一种计算
10.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，用于实现如权利要求1-5任一项所述的多个航天器编队飞行的协同控制方法。
...【技术特征摘要】
1.一种多个航天器编队飞行的协同控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在建立所述协同控制拓扑结构，基于所述协同控制拓扑结构对所述编队构形的控制策略进行优化之后，还包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立控制期望驱动的控制脉冲计算模型，包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多个航天器编队飞行的整体位置控制策略为：
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述优化后的编队构形的控制策略为：
6.一种多个航天器编队飞行的协同控制装置，其特征在于，包括：
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，在建立所...
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