【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及柔性抓捕控制和空间目标抓捕技术研究领域，具体而言，涉及一种空间目标柔性抓捕手段的博弈控制方法。
技术介绍
1、空间柔性抓捕系统是一种面向空间碎片、失效卫星、敌对航天器等目标的新型柔性抓捕手段，由四个小卫星携带一张柔性网组成，具有大包络、易抓捕、碰撞无碎片的优势，能够简单、安全、可靠地完成空间目标抓捕任务。空间柔性抓捕系统内部各个小卫星的编队控制是抓捕任务的根本。目前，专利cn105905319a和cn108319135a中所设计的编队控制方案将柔性网产生的张力当作外界干扰，并采用被动抑制的方法补偿。然而这种控制策略忽略了柔性网的内在本质，当一个小卫星机动时，会通过网产生张力并传递给其他小卫星。这种力不仅会有影响控制精度的负面效果，还会产生积极影响。数据驱动方法能够很好地描述这种由柔性网约束导致的卫星之间的复杂关系，而基于博弈论的控制方法适用于此类多个智能体相互作用影响的场景。因此，本专利技术结合数据驱动和博弈论，提出一种面向抓捕任务的柔性抓捕合作博弈编队控制策略，通过刻画小卫星间通过柔性网相互作用的关系，进一步发掘空间柔性抓捕系统本质，大幅提高其控制能力。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种空间目标柔性抓捕手段的博弈控制方法，以至少解决了传统的柔性抓捕控制方法采用编队控制方案将柔性网产生的张力当作外界干扰，并采用被动抑制的方法补偿，然而这种控制策略忽略了柔性网的内在本质，当一个小卫星机动时，会通过网产生张力并传递给其他小卫星，导致网产生的张力对其他卫星产生影响
2、根据本专利技术实施例的一个方面，提供了一种空间目标柔性抓捕手段的博弈控制方法。该方法可以包括：获取空间柔性抓捕系统的每一卫星的状态信息；基于每一卫星的状态信息，确定每一卫星的初始状态序列函数；设计一个权重的dnn网络来拟合初始状态序列函数，得到每一卫星的最终状态序列函数；基于每一卫星的最终状态序列函数，确定每一卫星的预测张力序列；基于每一卫星的预测张力序列、控制量和状态量，得到空间柔性抓捕系统的每一卫星的预测状态量；基于每一卫星的预测状态量和每一卫星的期望状态量，得到每一卫星的跟踪误差；基于每一卫星的跟踪误差，定义空间柔性抓捕系统中不同卫星之间的协同误差；基于不同卫星之间协同误差、每一卫星的控制量和权重矩阵，得到每个卫星的代价函数；基于每个卫星的代价函数，通过模型预测方法求解每一卫星的解帕累托最优控制量。
3、可选地，基于每一卫星的状态信息，确定每一卫星的初始状态序列函数，包括：基于每一卫星的状态信息，确定每一卫星的初始状态序列；基于每一卫星的初始状态序列，得到每一卫星的初始状态序列函数。
4、可选地，在基于每一卫星的状态信息，确定每一卫星的初始状态序列函数之后，该方法还包括：基于每一卫星的初始状态序列函数，确定每一卫星的初始张力序列。
5、可选地，设计一个权重的dnn网络来拟合状态序列函数，得到每一卫星的最终状态序列函数的表达式为：
6、φ＝wl+1φ(wl(…φ(w1xi)…))
7、其中，φ是relu激活层，θ＝w1，…，wl+1表示一个权重，l表示层数，xi为状态序列函数。
8、可选地，基于每一卫星的预测张力序列、控制量和状态量，得到空间柔性抓捕系统的每一卫星的预测状态量的表达式为：
9、
10、其中，表示第i个卫星的第一预测状态量，r0表示第i个卫星运行轨道的半径，ω表示第i个卫星运行轨道的角速度，表示第i个卫星运行轨道的加速度，ui表示第i个卫星的控制量，表示第i个卫星的预测张力序列，xi表示第i个卫星的状态量。
11、可选地，基于每一卫星的预测状态量和每一卫星的期望状态量，得到每一卫星的跟踪误差的表达式为：
12、
13、其中，表示第i个卫星的跟踪误差，表示第i个卫星的预测状态量，表示第i个卫星的期望状态量。
14、可选地，基于不同卫星之间协同误差、每一卫星的控制量和权重矩阵，得到每个卫星的代价函数的表达式为：
15、
16、其中，ji表示每个卫星的代价函数，t表示时间，t的取值范围为to～tf，t0和tf表示初始和终端时刻，t代表转置，ei代表第i个卫星与除过第i个卫星的其他卫星之间协同误差，qi，ri和rij均表示权重矩阵，ui表示第i个卫星的控制量，表示第i个卫星的预测控制量，uj表示第j个卫星的控制量，第j个卫星的预测控制量，ni表示空间柔性抓捕系统中除过第i个卫星的其他的卫星的个数，表示对第j个卫星的预测控制量的转置。
17、本专利技术的有益效果：
18、本专利技术提出了一种空间目标柔性抓捕手段的博弈控制方法，通过首先设计了一个神经网络张力观测器，基于dnn(deep neural network)估计并预测柔性网张力，揭示卫星间通过柔性网互相影响的作用关系；在此基础上提出了一种分布式合作博弈编队控制策略，使各个小卫星可以通过交互和优化，主动控制因自身机动导致的柔性网张力对其他卫星的影响，解决了传统的柔性抓捕控制方法采用编队控制方案将柔性网产生的张力当作外界干扰，并采用被动抑制的方法补偿，然而这种控制策略忽略了柔性网的内在本质，当一个小卫星机动时，会通过网产生张力并传递给其他小卫星，导致网产生的张力对其他卫星产生影响的技术问题，达到了结合数据驱动、博弈论和编队控制方法，使柔性网中的卫星达到平衡状态，柔性网中任意一个卫星的运动不会对其他卫星产生影响的技术效果。
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1.一种空间目标柔性抓捕手段的博弈控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每一卫星的状态信息，确定每一卫星的初始状态序列函数，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于每一卫星的状态信息，确定每一卫星的初始状态序列函数之后，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计一个权重的DNN网络来拟合状态序列函数，得到每一卫星的最终状态序列函数的表达式为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每一卫星的预测张力序列、控制量和状态量，得到空间柔性抓捕系统的每一卫星的预测状态量的表达式为：
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每一卫星的预测状态量和每一卫星的期望状态量，得到每一卫星的跟踪误差的表达式为：
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于不同卫星之间协同误差、每一卫星的控制量和权重矩阵，得到每个卫星的代价函数的表达式为：
8.一种处理器，其特征在于，所述处理器用于运行程序，其中，所述程序运
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求1至7中任意一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种空间目标柔性抓捕手段的博弈控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每一卫星的状态信息，确定每一卫星的初始状态序列函数，包括：
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于每一卫星的状态信息，确定每一卫星的初始状态序列函数之后，所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设计一个权重的dnn网络来拟合状态序列函数，得到每一卫星的最终状态序列函数的表达式为：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于每一卫星的预测张力序列、控制量和状态量，得到空间柔性抓捕系统的每一卫星的预测状态量的表...
【专利技术属性】
技术研发人员：马宜锋，张帆，张夷斋，刘亚，黄攀峰，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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