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基于终端诱导强化学习的航天器轨道追逃博弈 被引量：9
1
作者 耿远卓 袁利 +1 位作者 黄煌 汤亮 《自动化学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第5期974-984,共11页
针对脉冲推力航天器轨道追逃博弈问题,提出一种基于强化学习的决策方法,实现追踪星在指定时刻抵近至逃逸星的特定区域,其中两星都具备自主博弈能力.首先,充分考虑追踪星和逃逸星的燃料约束、推力约束、决策周期约束、运动范围约束等实... 针对脉冲推力航天器轨道追逃博弈问题,提出一种基于强化学习的决策方法,实现追踪星在指定时刻抵近至逃逸星的特定区域,其中两星都具备自主博弈能力.首先,充分考虑追踪星和逃逸星的燃料约束、推力约束、决策周期约束、运动范围约束等实际约束条件,建立锥形安全接近区及追逃博弈过程的数学模型;其次,为了提升航天器面对不确定博弈对抗场景的自主决策能力,以近端策略优化(Proximal policy optimization,PPO)算法框架为基础,采用左右互搏的方式同时训练追踪星和逃逸星,交替提升两星的决策能力;在此基础上,为了在指定时刻完成追逃任务,提出一种终端诱导的奖励函数设计方法,基于CW(Clohessy Wiltshire)方程预测两星在终端时刻的相对误差,并将该预测误差引入奖励函数中,有效引导追踪星在指定时刻进入逃逸星的安全接近区.与现有基于当前误差设计奖励函数的方法相比,所提方法能够有效提高追击成功率.最后,通过与其他学习方法仿真对比,验证提出的训练方法和奖励函数设计方法的有效性和优越性. 展开更多
关键词 航天器追逃 智能博弈 近端策略优化 奖励函数设计 终端诱导
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航天器轨道追逃态势分析的水平集方法
2
作者 杨傅云翔 杨乐平 +1 位作者 朱彦伟 张乘铭 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第3期30-38,共9页
航天器轨道追逃是当前航天动力学与控制领域的研究热点。针对轨道追逃定性问题开展研究,提出了一种综合运用降维动力学模型和后向可达集的航天器近距离轨道追逃态势分析方法,以支撑任务可行性分析;通过在视线旋转坐标系下推导博弈系统... 航天器轨道追逃是当前航天动力学与控制领域的研究热点。针对轨道追逃定性问题开展研究,提出了一种综合运用降维动力学模型和后向可达集的航天器近距离轨道追逃态势分析方法,以支撑任务可行性分析;通过在视线旋转坐标系下推导博弈系统降维动力学模型,建立近距离追逃定性问题模型,减少了状态空间维度;使用目标集的后向可达集描述捕获区并划分追逃状态空间,基于水平集方法建立可达集在降维动力学模型中演化的动态HJI(Hamilton-Jacobi-Isaacs)偏微分方程,并设计WENO-TVD求解器数值计算HJI方程终值问题粘性解,完成了追逃目标集的准确描述并避免了可能出现的终端奇异现象。通过不同推力构型的追逃场景数值仿真验证了方法的有效性,展现了一次计算批量化处理初始态势的功能。 展开更多
关键词 航天器追逃博弈 可行性分析 水平集方法
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基于计算博弈的脉冲作用下航天器追逃策略 被引量：1
3
作者 顾天妍 张永合 +1 位作者 蒋峻 李超勇 《上海航天（中英文）》 CSCD 2023年第4期80-87,共8页
本文研究了地球高阶引力模型中,基于脉冲作用的航天器轨道追逃问题。针对该问题,将航天器轨道追逃问题定义为两选手计算博弈,其中以博弈双方的距离和燃料消耗设计了性能指标函数,并以速度增量大小和方向构建容许控制集。此外,为了保证... 本文研究了地球高阶引力模型中,基于脉冲作用的航天器轨道追逃问题。针对该问题,将航天器轨道追逃问题定义为两选手计算博弈,其中以博弈双方的距离和燃料消耗设计了性能指标函数,并以速度增量大小和方向构建容许控制集。此外,为了保证纳什均衡解的求解效率,引入了快速搜索(ARS)算法,并设计了一种数据剪枝方法用于优化搜索空间,最终实现了基于计算博弈的控制策略的快速求解。仿真结果表明:该方法能够有效解决脉冲作用下航天器的追逃难题,与传统方法相比,该方法能同时满足脱靶量精度和燃料消耗要求,具有一定的可行性和有效性。 展开更多
关键词 航天器追逃 博弈 脉冲 非合作目标 纳什均衡
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基于CW方程的航天器追逃问题半直接求解方法 被引量：1
4
作者 孙松涛 祝强军 宋斌 《上海航天》 CSCD 2019年第3期68-74,共7页
针对时间固定的两航天器追逃问题,提出一种以半直接配点法研究追逃双方最优控制策略的求解方法。航天器追逃问题是基于微分对策的追逃问题,该问题是含有追逐者和逃逸者控制变量的两点边值问题。若采用必要条件求解,则对迭代初值要求高,... 针对时间固定的两航天器追逃问题,提出一种以半直接配点法研究追逃双方最优控制策略的求解方法。航天器追逃问题是基于微分对策的追逃问题,该问题是含有追逐者和逃逸者控制变量的两点边值问题。若采用必要条件求解,则对迭代初值要求高,收敛困难。在两航天器均为连续小推力的假设条件下,以终端距离为支付函数,给出半直接配点法的求解过程。在此数值方法中,根据半直接转换将微分对策问题转化为最优控制问题,采用Gauss-Lobbato配点法将此最优问题最终转化为非线性规划问题,继而通过序列二次规划算法求解。这种半直接配点法避免了对微分对策问题最优策略的必要条件(两点边值问题)求解。采用该方法求解对迭代初值不敏感,且数值稳定性好。数值仿真实例验证了这种求解方法的可行性。该方法提高了求解两点边值问题的收敛性,为求解含有双方控制变量的微分对策问题提供了一种思路。 展开更多
关键词 航天器追逃问题 微分对策 最优控制 两点边值问题 半直接配点法 非线性规划
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含J_(2)摄动的有限时间航天器追逃博弈问题研究
5
作者 李沛 王齐帅 蔡国平 《力学季刊》 CAS CSCD 北大核心 2021年第3期470-478,共9页
航天器追逃博弈是航天器在轨捕获任务的一个重要问题,具有极高的军民两用双重价值.针对有限时间且考虑J_(2)摄动的航天器追逃博弈问题,本文提出了一种精确的求解方法.该方法的核心思想是将有限时间的航天器追逃博弈问题建模为有限时间... 航天器追逃博弈是航天器在轨捕获任务的一个重要问题,具有极高的军民两用双重价值.针对有限时间且考虑J_(2)摄动的航天器追逃博弈问题,本文提出了一种精确的求解方法.该方法的核心思想是将有限时间的航天器追逃博弈问题建模为有限时间二人零和对策,则博弈中两航天器的最优控制策略可以转化为有限时间二人零和对策的鞍点解.在鞍点解的求解过程中,本文首先基于考虑J_(2)摄动的非线性动力学方程,将两航天器动力学方程和始末边值条件与鞍点解必要条件结合得到两点边值问题,然后提出一种结合遗传算法和配点法的混合算法求解该两点边值问题以得到精确的鞍点解.本文利用数值仿真对所提方法的有效性进行了验证.结果表明:(i)在航天器追逃博弈过程中,J_(2)摄动对两航天器的最优控制策略具有较大影响;(ii)所提方法能够精确求解出两航天器在有限时间的追逃博弈过程中的最优控制策略. 展开更多
关键词 航天器追逃 有限时间 二人零和对策 J_(2)摄动 鞍点解
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