[發(fā)明專利]機(jī)械手安全控制系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910734221.4
• 申請(qǐng)日: 2019-08-09
• 公開（公告）號(hào): CN110303504B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊楊;孟青;岳東;司雪峰;戈井志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號(hào): B25J9/16
• 分類號(hào): B25J9/16
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責(zé)任公司 32102
• 代理人: 姚姣陽(yáng)

本發(fā)明提供了一種機(jī)械手安全控制系統(tǒng)，其包括相互信號(hào)連接的機(jī)械手、檢測(cè)器、安全觀測(cè)器、外部比較器及控制器，機(jī)械手為被控對(duì)象并在實(shí)際控制信號(hào)u的作用下實(shí)時(shí)輸出當(dāng)前轉(zhuǎn)角信號(hào)y，檢測(cè)器用于檢測(cè)機(jī)械手與安全觀測(cè)器之間的信號(hào)傳輸通道是否受到拒絕服務(wù)攻擊，安全觀測(cè)器用于根據(jù)標(biāo)志信號(hào)v切換不同的模式，外部比較器用于接收位置信號(hào)y_a及轉(zhuǎn)角信號(hào)的估值控制器接收產(chǎn)生的各類信號(hào)進(jìn)行非線性運(yùn)算。通過一種切換型神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的安全觀測(cè)器對(duì)機(jī)械手安全控制系統(tǒng)的未知狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)估計(jì)，并引入非線性增益函數(shù)及構(gòu)造遞歸滑模設(shè)計(jì)了控制器，從而極大地提高了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能及可靠性并解決了傳統(tǒng)安全控制器參數(shù)自身攝動(dòng)脆弱的缺點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在拒絕服務(wù)攻擊下采用非線性增益遞歸滑模方法動(dòng)態(tài)面的方法設(shè)計(jì)的機(jī)械手安全控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

工業(yè)機(jī)械手是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中出現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為一門新興的學(xué)科——機(jī)械手工程。在實(shí)際應(yīng)用中，由于機(jī)械手系統(tǒng)的復(fù)雜性、脆弱性等問題，常常需要研究機(jī)械手安全控制系統(tǒng)中可能存在的安全問題。

欺騙服務(wù)攻擊的目標(biāo)是篡改傳輸?shù)男畔ⅲ瑥亩鴮?dǎo)致錯(cuò)誤或誤導(dǎo)性的反饋數(shù)據(jù)。與欺騙攻擊相比，拒絕服務(wù)(DoS，denial-of-service)攻擊的目標(biāo)是試圖阻止系統(tǒng)設(shè)備或組件之間的信息傳輸，從而對(duì)非線性系統(tǒng)的影響非常嚴(yán)重。

因此，當(dāng)機(jī)械手系統(tǒng)遭受DoS攻擊時(shí)，采用安全控制設(shè)計(jì)、產(chǎn)生合適的控制信號(hào)等削弱或消除其影響和危害的手段，對(duì)機(jī)械手的安全控制具有重大的理論意義和迫切的實(shí)用價(jià)值。近年來，研究人員分別從兩個(gè)相反的觀點(diǎn)來研究DoS攻擊，即DoS攻擊如何進(jìn)行和如何應(yīng)對(duì)DoS攻擊。此后，經(jīng)過研究人員多年的努力，針對(duì)DoS攻擊如何進(jìn)行和如何應(yīng)對(duì)DoS攻擊這兩個(gè)難題取得了初步的進(jìn)展。

但是，當(dāng)機(jī)械手系統(tǒng)遭受DoS攻擊時(shí)，傳統(tǒng)的機(jī)械手安全控制系統(tǒng)中普遍存在控制精度與動(dòng)態(tài)品質(zhì)之間的矛盾、控制器參數(shù)攝動(dòng)脆弱、控制器設(shè)計(jì)過程過復(fù)雜等一系列問題，從而對(duì)機(jī)械手安全控制系統(tǒng)的發(fā)展帶來了一定阻礙。

有鑒于此，確有必要設(shè)計(jì)一種機(jī)械手安全控制系統(tǒng)，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種采用非線性增益遞歸滑模方法動(dòng)態(tài)面的方法設(shè)計(jì)的機(jī)械手安全控制系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種機(jī)械手安全控制系統(tǒng)，其包括相互信號(hào)連接的機(jī)械手、檢測(cè)器、安全觀測(cè)器、外部比較器及控制器；

所述機(jī)械手為被控對(duì)象并在實(shí)際控制信號(hào)u的作用下實(shí)時(shí)輸出當(dāng)前轉(zhuǎn)角信號(hào)y；

所述檢測(cè)器用于檢測(cè)機(jī)械手與安全觀測(cè)器之間的信號(hào)傳輸通道是否受到拒絕服務(wù)攻擊，從而生成攻擊標(biāo)志信號(hào)v及位置信號(hào)y_a；

所述安全觀測(cè)器用于根據(jù)攻擊標(biāo)志信號(hào)v切換不同的模式，從而生成轉(zhuǎn)角信號(hào)的估值及角速度信號(hào)的估值

所述外部比較器用于接收位置信號(hào)y_a及轉(zhuǎn)角信號(hào)的估值從而運(yùn)算得到所述安全觀測(cè)器對(duì)位置信號(hào)y_a的估計(jì)誤差信號(hào)e_p；

所述控制器分別與機(jī)械手、檢測(cè)器、安全觀測(cè)器及外部比較器信號(hào)連接并接收其產(chǎn)生的各類信號(hào)進(jìn)行非線性運(yùn)算，從而最終生成實(shí)際控制信號(hào)u對(duì)所述機(jī)械手進(jìn)行實(shí)時(shí)的安全控制；所述控制器包括相互信號(hào)連接的第一子控制器及第二子控制器；所述第一子控制器包括相互信號(hào)連接的第一組合模塊、第一逼近器模塊、第一比較器模塊、第一非線性增益函數(shù)模塊、第一自適應(yīng)控制模塊及第一非線性運(yùn)算模塊，所述第二子控制器包括相互信號(hào)連接的濾波器模塊、第二比較器模塊、滑模組合模塊、第二非線性增益函數(shù)模塊、第二自適應(yīng)控制模塊、第二組合模塊、第二逼近器模塊及第二非線性運(yùn)算模塊；