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专利号: 201910873643X
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 控制;调节
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于事件触发的网络化运动控制系统容侵控制方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:步骤1),建立网络化运动控制系统状态空间方程:考虑系统中存在扰动的情况,状态空间方程如式(1)所示:其中A为系统的状态矩阵,B为输入矩阵,C为输出矩阵,D1为状态扰动分布矩阵,其中扰n动为匹配扰动,D2为输出扰动分布矩阵,A,B,C,D1,D2是适当维数的常数矩阵,x(t)∈R 表示p q系统状态量,u(t)为控制器,作为系统输入,y(t)∈R为系统输出,d(t)∈R表示外部扰动;

步骤2),构建攻击检测滤波器,过程如下:

2.1)攻击检测滤波器的核心是全阶状态观测器,如式(2)所示:

2.2)考虑一个受到攻击的系统,状态空间方程如式(3)所示:y(t)=Cx(t)+D2d(t)B=E  (3)

r

其中fa∈R,因为B=E,则为执行器攻击信号;

2.3)联立公式(2)和(3),残差公式被简单定义为:引入变量 则残差公式简化为r(t)=Ce(t)+D2d(t);

2.4)残差评价函数Jτ(τ)和阈值Jth如下所示:其中,当选择观测器增益矩阵L使A‑LC稳定时,r(t)具有残差特征,τ表示时间,当Jτ(τ)>Jth时,表示系统受到网络攻击,反之,系统处于正常运行状态;

步骤3),构造基于事件触发的网络化运动控制系统,在传感器和控制中心之间构造了一个事件发生器,当满足以下判断算法时,系统的状态信号向控制中心发送:

2 2

tk+1=tk+||ek(t)||>δ||x(tk)||  (6)其中,x(tk)为上一次采样时刻的状态,x(tk+1)为事件触发时刻tk+1的采用状态,而ek(t)=x(t)‑x(tk)为被控对象上一采样时刻状态和当前状态偏差,这样控制器u(t)的值只有事件触发时才发生改变,即u(t)=Kx(tk) t∈(tktk+1]  (7)步骤4),设计运动控制系统的容侵控制方法,过程如下:

4.1)根据公式(3)对系统进行增广,得到增广后的状态空间方程,如式(8)所示:其中, Ca=[C D2],

fa(t)为执行器攻击信号,当θ1≥0,v≥0时,有假设矩阵E,D2满秩,对于每一个具有非负实部的复数s,

4.2)设计中间观测器,过程如下:根据公式(8)定义一个中间变量

联立公式(8)和(10)得到公式(11)则 估计值如下所示:

其中Cd=[0 Iq], 是对xa(t),fa(t),y(t),ζa(t),d(t)的估计,且 那么状态的估计误差如下公式所示:

4.3)控制器设计如下:

因为D1为匹配量,所以D1=BN,N为已知的矩阵,将公式(14)代入公式(3)得到

4.4)构造李雅普诺夫能量函数,如式(13)所示:其中存在对称矩阵P1>0,P2>0,P3>0,若公式(17)成立,则(x(t) exa(t) eζa(t))指数收敛;

其中Π11=He[P1(A+BK)],