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![DoS攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑?？刂品椒? /><br/><p>本發(fā)明涉及無人機非線性控制領(lǐng)域，具體是涉及dos攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑模控制方法。</p><p><br/><b>背景技術(shù)：</b><br/></p><p>1、近年來，由于四旋翼無人機具備多種尺寸、垂直起降能力、操作簡便、機動性強、價格合理、重量輕等諸多優(yōu)點，其研究取得了重大進展。然而，由于無人機的動力學(xué)特性復(fù)雜，具有非線性和強耦合性，使其控制變得極具挑戰(zhàn)性。目前需要解決的技術(shù)問題主要有四點：(1)遠程控制過程中通信帶寬有限問題；(2)網(wǎng)絡(luò)攻擊下有限時間穩(wěn)定性問題；(3)抖振導(dǎo)致機械結(jié)構(gòu)磨損問題；(4)周期采樣導(dǎo)致系統(tǒng)狀態(tài)無法到達滑模面的問題。</p><p>2、然而，針對問題(1)的大多數(shù)文獻只關(guān)注于單入單出系統(tǒng)的理論分析，很少有研究者關(guān)注dos攻擊下四旋翼無人機這類多入多出欠耦合系統(tǒng)的有限時間鎮(zhèn)定問題。</p><p>3、而關(guān)注問題(2)和(3)的文獻中，基于事件觸發(fā)機制的滑?？刂品桨冈跓o人機領(lǐng)域尚未得到充分應(yīng)用。此外，動態(tài)指數(shù)閾值隨時間趨近于零，導(dǎo)致控制輸入的更新頻率急劇增加，而引入自適應(yīng)律可以有效緩解這一問題，從而減輕抖振。</p><p>4、對于問題(4)，實際終端滑模控制器在無人機中的應(yīng)用優(yōu)勢尚未得到充分發(fā)揮。此外，現(xiàn)有的實際終端滑模控制方案會引發(fā)奇異性，因而無法直接應(yīng)用于無人機。同時事件觸發(fā)滑模控制策略如何提高收斂速度仍是研究重點。</p><p>5、最后，也是最重要的，在dos攻擊下無人機有限時間滑?？刂破鞯脑O(shè)計很少受到關(guān)注。因此，為在dos攻擊下的四旋翼無人機設(shè)計基于改進事件觸發(fā)機制的實際非奇異終端滑?？刂破魇且粋€具有潛力的課題。</p><br/><p><b>技術(shù)實現(xiàn)思路</b></p><p>1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供dos攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑模控制方法，以解決上述背景技術(shù)中存在的問題。</p><p>2、本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，dos攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑?？刂品椒?，所述方法包括以下步驟：</p><p>3、基于無人機和dos所建立的模型定義無人機的系統(tǒng)狀態(tài)，與期望信號作差得到誤差(本發(fā)明的目標即為誤差有限時間收斂至0)；</p><p>4、判斷無人機當前狀態(tài)是否滿足切換事件觸發(fā)機制，當滿足此機制時，通過利用誤差變量構(gòu)造一個快速終端滑模面和對應(yīng)的快速終端滑?？刂破鞲聼o人機的控制信號；</p><p>5、快速終端滑模控制器的控制增益利用自適應(yīng)率更新；</p><p>6、構(gòu)造相應(yīng)的lyapunov函數(shù)，得到無人機系統(tǒng)在dos攻擊下有限時間穩(wěn)定的條件；</p><p>7、利用基于事件觸發(fā)機制設(shè)計的快速終端滑模控制器實現(xiàn)無人機dos攻擊下的有限時間目標追蹤。</p><p>8、作為本發(fā)明進一步的方案：所述計算得到誤差變量的步驟，具體包括：</p><p>9、將無人機和dos所建立的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為一個標準二階系統(tǒng)并定義狀態(tài)變量；</p><p>10、輸入期望信號，通過標準二階系統(tǒng)計算得到誤差變量，用于實現(xiàn)對無人機的軌跡跟蹤。</p><p>11、作為本發(fā)明進一步的方案：所述快速終端滑?？刂破饔糜诒ＷC在信號不連續(xù)的情況下系統(tǒng)狀態(tài)到達實際的快速終端滑模面。</p><p>12、作為本發(fā)明進一步的方案：所述快速終端滑模控制器的控制增益進行自適應(yīng)率更新的趨向由滑模面大小是否處于一個閾值內(nèi)決定。</p><p>13、作為本發(fā)明進一步的方案：所述通過快速終端滑?？刂破髋袛酂o人機當前狀態(tài)是否滿足切換事件觸發(fā)機制的步驟，還包括當不滿足此機制時，保持原有的無人機的控制信號輸入。</p><p>14、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：</p><p>15、考慮到無人機在受到網(wǎng)絡(luò)攻擊時穩(wěn)定性無法保證甚至失去控制，本發(fā)明首次在無人機控制中加入新的事件觸發(fā)機制，使系統(tǒng)即使在dos攻擊的影響下也可確保有限時間穩(wěn)定性；快速終端滑?？刂破魇状慰紤]了信號不連續(xù)導(dǎo)致的多入多出系統(tǒng)狀態(tài)無法實際到達非奇異快速終端滑模的問題，推導(dǎo)了滑模的實際界限。從實現(xiàn)角度考慮，通?；？刂破鞯目刂圃鲆嬗泄烙嬤^高導(dǎo)致抖振的問題，無法應(yīng)用于實際，本發(fā)明提出的自適應(yīng)率更新避免了對控制增益的過估計；由于本發(fā)明考慮了一個非線性多入多出系統(tǒng)的控制方案，因此可拓展到其他非線性系統(tǒng)，應(yīng)用范圍更加廣泛，本發(fā)明的獨特之處是考慮到了網(wǎng)絡(luò)攻擊下無人機遠程控制的脆弱性和信號不連續(xù)導(dǎo)致的滑模面實際可達性未知的問題，通過設(shè)計一種新的事件觸發(fā)機制和快速終端滑模控制器保證了有限時間穩(wěn)定性，使無人機準確跟蹤期望軌跡。</p><br/><br><b>技術(shù)特征：</b><br/><p>1.dos攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑?？刂品椒?，所述方法包括以下步驟：</p><p>2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dos攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑?？刂品椒?，其特征在于，所述基于無人機和dos所建立的系統(tǒng)模型定義無人機的系統(tǒng)狀態(tài)，與期望信號作差得到誤差的步驟包括：</p><p>3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dos攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑?？刂品椒?，其特征在于，快速終端滑?？刂破饔糜诒ＷC在信號不連續(xù)的情況下系統(tǒng)狀態(tài)到達實際的快速終端滑模面。</p><p>4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的dos攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑?？刂品椒ǎ涮卣髟谟?，所述快速終端滑?？刂破鞯目刂圃鲆孢M行自適應(yīng)率更新的趨向由滑模面是否處于一個閾值內(nèi)決定。</p><p>5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dos攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑模控制方法，其特征在于，通過快速終端滑?？刂破髋袛酂o人機當前狀態(tài)是否滿足切換事件觸發(fā)機制的步驟，當滿足此事件觸發(fā)機制時更新控制信號，還包括，當不滿足此事件觸發(fā)機制時，保持原有的無人機的控制信號輸入。</p><p>6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dos攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑模控制方法，其特征在于，步驟s2中，定義事件觸發(fā)時刻為tk，事件觸發(fā)間隔為tk＝tk+1-tk，事件觸發(fā)機制設(shè)計如下：</p><p>7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的dos攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑?？刂品椒?，其特征在于，步驟s3中，快速終端滑模控制器的控制增益k1和k2由如下自適應(yīng)率更新：</p><br/><b>技術(shù)總結(jié)</b><br>本發(fā)明適用于無人機非線性控制領(lǐng)域，提供了DoS攻擊下基于事件觸發(fā)的無人機有限時間滑?？刂品椒ǎ龇椒òㄒ韵虏襟E：基于無人機和DoS所建立的系統(tǒng)定義無人機的狀態(tài)變量，與期望信號作差得到誤差；判斷無人機當前狀態(tài)是否滿足切換事件觸發(fā)機制，當滿足此機制時，通過利用誤差變量構(gòu)造一個快速終端滑模面和對應(yīng)的滑?？刂破鞲聼o人機的控制信號；快速終端滑?？刂破鞯目刂圃鲆孢M行自適應(yīng)率更新；構(gòu)造相應(yīng)的Lyapunov函數(shù)，得到無人機系統(tǒng)在DoS攻擊下有限時間穩(wěn)定的條件；利用基于事件觸發(fā)機制設(shè)計的滑?？刂破鲗崿F(xiàn)無人機DoS攻擊下的有限時間目標追蹤。本發(fā)明通過設(shè)計一種新的事件觸發(fā)機制和控制器保證了有限時間穩(wěn)定性，使無人機跟蹤期望軌跡。<br/><br/><b>技術(shù)研發(fā)人員：</b>趙占山,秦興昊,張光華,韓抒真,孟蕓<br/><b>受保護的技術(shù)使用者：</b>天津工業(yè)大學(xué)<br/><b>技術(shù)研發(fā)日：</b><br/><b>技術(shù)公布日：</b>2024/12/10
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