一种用于抵御欺骗攻击的固定时间弹性控制方法及装置

专利2026-09-14  0


本发明涉及弹性控制领域,更具体地说,涉及一种用于抵御欺骗攻击的固定时间弹性控制方法及装置。


背景技术:

1、电机控制系统由于响应速度快,传动效率高等优点,广泛应用于不同的重要领域,例如机器人系统,交通运输系统以及工业控制系统等等,随着科学技术和网络化通信的快速发展,传统控制系统发生了重大变革,使得传统电机控制系统具有了可远程控制,快速响应和高实时性等优点;

2、然而在提高系统网络化控制的同时,系统也更容易暴露在危险之中,例如,网络化控制系统的一个重要特点是系统的各个物理设备与控制中心均通过网络通道进行传输,这使得系统很容易受到恶意的网络攻击,这将会产生巨大的经济损失甚至人员伤亡,因此保障网络化电机系统的安全性具有重要的现实意义;

3、现有的专利中,针对上述的缺陷也做出过一定改进,如:

4、公开号为cn110531621b公开了一种面向混合攻击下的网络化系统可靠控制方法,该方法针对一类传感器和执行器通道均受到网络攻击的网络化系统控制问题,首先建立混合攻击下系统面向控制的动力学模型,并对系统受到的攻击进行建模,进一步设计构建辅助变量构造增广系统,并通过设计增广观测器实现对攻击的实时估计,最后根据攻击观测器的输出值设计符合可靠性控制器,实现系统的弹性控制,但是该专利仅考虑了一种简单线性系统,针对具有复杂特性的电机控制系统的弹性控制问题还没有解决;

5、再如公开号cn108628329a公开了一种测控链路受到重放攻击的航天器抗干扰自控方法,该方法针对航天器与地面系统之间测控链路受到重放攻击且航天器受到环境干扰的航天器姿态控制问题,首先建立测控链路受到攻击的航天器数学模型,并设计增广系统全阶观测器观测系统姿控状态和未知干扰,进一步设计含有水印标记的反馈控制器,构造一种测控链路受重放攻击的航天器抗干扰姿控的方法,但是该专利仅考虑了一种简单的二阶非线性系统,且该方法仅能使系统在网络攻击下的渐进收敛,不能保证在固定时间内保证系统恢复稳定运行,导致系统产生过多的经济损失;

6、因此,现有提出一种新型的方法,来解决上述两个专利均没有解决的问题。


技术实现思路

1、1.要解决的技术问题

2、针对现有技术中存在的问题,本发明的目的在于提供一种用于抵御欺骗攻击的固定时间弹性控制装置,它可以保证电机系统在受到欺骗攻击的情况下仍能保证系统在固定时间内恢复安稳运行。

3、2.技术方案

4、为解决上述问题,本发明采用如下的技术方案。

5、一种用于抵御欺骗攻击的固定时间弹性控制方法,所述方法包括有以下步骤:

6、s1:建立欺骗攻击的数学模型,进一步设计受到欺骗攻击的电机控制系统模型;

7、s2:利用中间误差变量构建第一虚拟控制器,第二虚拟控制器和固定时间;

8、s3:构建具有固定时间特性的非奇异终端滑模面,并设计相应的参数分配规则器;

9、s4:根据系统状态,非奇异终端滑模面和超螺旋算法设计相应的自适应律和固定时间趋近滑模控制律;

10、s5:利用所设计的等效和趋近滑模控制律对电机系统进行控制;

11、s6:建立lyapunov函数,并给定相应的lyapunov函数,利用lyapunov函数第二法证明控制系统的稳定性。

12、一种用于抵御欺骗攻击的固定时间弹性控制装置,该所述固定时间弹性控制装置为上述固定时间弹性控制方法的其中一种实施方式,包括:

13、系统模型建立模块,用于根据控制系统的控制输入动态值、控制系统的非线性动态值以及欺骗攻击的数学模型,建立受到欺骗攻击的电机控制系统的数学模型;

14、弹性控制器建立模块,用于根据电机控制系统的数学模型、状态误差以及欺骗公共机的数学模型建立固定时间弹性控制器;

15、控制模块,用于利用弹性控制器对电机系统控制。

16、3.有益效果

17、相比于现有技术,本发明的优点在于:

18、本方案利用电机系统和欺骗攻击的数学模型建立受损电机系统的数学模型,并利用加幂积分技术设计第一虚拟控制变量和第二虚拟控制变量设计等效控制律,利用加幂积分技术和超螺旋滑模技术构建固定时间非奇异终端滑模滑模面,进一步设计趋近控制律,通过等效控制律和趋近控制律建立非奇异终端滑模弹性控制器对受到欺骗攻击的电机系统进行控制,使得电机系统具有更强的安全性,进而可以保证电机系统在受到欺骗攻击的情况下仍能保证系统在固定时间内恢复安稳运行。



技术特征:

1.一种用于抵御欺骗攻击的固定时间弹性控制方法,其特征在于,包括有以下步骤:

2.根据权利要求1所述的固定时间弹性控制方法,其特征在于:所述s1中,建立电机控制系统的数学模型,其建立模型的公式为:

3.根据权利要求1所述的固定时间弹性控制方法,其特征在于:所述s2中,构建系统的误差变量模型和虚拟控制变量,其利用的公式为:

4.根据权利要求1所述的固定时间弹性控制方法,其特征在于:所述s3中,建立非奇异终端滑模面,其利用的公式为:

5.根据权利要求1所述的固定时间弹性控制方法,其特征在于:所述s4中,通过系统状态变量和滑模面以及未知欺骗攻击的数学模型,构建自适应律,其构建的公式为:

6.根据权利要求1所述的固定时间弹性控制方法,其特征在于:所述s5中,通过等效控制律和趋近控制律建立非奇异终端滑模弹性控制器,其建立的公式为:

7.根据权利要求1所述的固定时间弹性控制方法,其特征在于:所述s6中包括以下步骤:

8.一种用于抵御欺骗攻击的固定时间弹性控制装置,其特征在于:应用于权利要求1-7任意一项所述的固定时间弹性控制方法,其特征在于,包括:


技术总结
本发明公开了一种用于抵御欺骗攻击的固定时间弹性控制方法及装置,属于弹性控制领域,该控制方法包括有以下步骤,S1:建立欺骗攻击的数学模型,进一步设计受到欺骗攻击的电机控制系统模型,S2:利用中间误差变量构建第一虚拟控制器,第二虚拟控制器和固定时间,S3:构建具有固定时间特性的非奇异终端滑模面,并设计相应的参数分配规则器,S4:根据系统状态,非奇异终端滑模面和超螺旋算法设计相应的自适应律和固定时间趋近滑模控制律,S5:利用所设计的等效和趋近滑模控制律对电机系统进行控制;S6:建立Lyapunov函数,利用Lyapunov函数第二法证明控制系统的稳定性;它可以保证电机系统在受到欺骗攻击的情况下仍能保证系统在固定时间内恢复安稳运行。

技术研发人员:毕艳楠,彭锋,王桐,邱剑彬,秦晨辉
受保护的技术使用者:哈尔滨工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/6/26
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