[發明專利]一種基于混雜強制型觀測器的網絡化航天器姿態控制方法

有效

• 申請號: 202011242079.0
• 申請日: 2020-11-09
• 公開（公告）號: CN112363522B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 袁源;于洋;張博
• 申請（專利權）人: 西北工業大學;西北工業大學深圳研究院
• 主分類號: G05D1/08
• 分類號: G05D1/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

1.一種基于混雜強制型觀測器的網絡化航天器姿態控制方法，其特征在于，包括如下過程：

構建含有欺騙攻擊的網絡化航天器姿態動力學模型；

利用所述網絡化航天器姿態動力學模型構建含有欺騙攻擊的網絡化航天器姿態動力學擴張系統；

針對所述網絡化航天器姿態動力學擴張系統，設計混雜強制型觀測器；

設計靜態事件觸發機制，根據所述混雜強制型觀測器和靜態事件觸發機制判斷事件觸發機制是否觸發；

采用狀態反饋控制，并將所述混雜強制型觀測器估計出的非線性不確定項實時補償到狀態反饋控制器中，得到用于網絡化航天器姿態控制的控制器，利用所述控制器進行航天器網絡化姿態控制；

所述含有欺騙攻擊的網絡化航天器姿態動力學模型如下：

其中，x(t)＝[x₁(t),x₂(t)]^T，x₁(t)＝q(t)，q(t)為修正羅德里格參數向量，用于表示航天器的姿態；u(t)為航天器的控制力矩，d(t)為航天器姿態系統所受的外部擾動，f(x(t),d(t))為航天器姿態系統中的非線性不確定項，t_k為事件觸發時刻，y(t_k)為事件觸發時刻的姿態信息，為實際傳輸信號，v(t_k)為攻擊者發出的欺騙信號，β(t_k)為互不相關的伯努利分布白色序列；

其中：

M(q(t))＝Z^-T(q(t))JZ^-1(q(t))；τ(t)＝Z^-T(q(t))u(t)；d₀(t)＝Z^-T(q(t))d_τ(t)；

J為航天器的正定對稱慣性矩陣，S(·)表示斜對稱矩陣函數；

β(t_k)遵循以下概率分布規律：

Prob{β(t_k)＝0}＝1-β，Prob{β(t_k)＝1}＝β

其中，β∈[0,1)，β為已知參數；

網絡化航天器姿態動力學擴張系統如下：

其中，x₃(t)＝f(x(t),d(t))，

混雜強制型觀測器如下：

其中，α₁和α₂均為正的常數，z₂和z₁(t)為z(t)中的元素，σ(t)為飽和函數sat_σ(t)(η(t)-z₁(t))的動態飽和上限，s為時間積分變量；Λ為混雜強制型觀測器的可調增益矩陣；

sat_σ(t)(η(t)-z₁(t))＝[sat_σ(t)(η₁(t)-z₁₁(t))sat_σ(t)(η₂(t)-z₁₂(t))sat_σ(t)(η₃(t)-z₁₃(t))]^T

sat_σ(t)(η_i(t)-z_1i(t))＝max{-σ(t),min{σ(t),η_i(t)-z_1i(t)}}；

η_i(t)為列向量η(t)＝[η₁(t) η₂(t) η₃(t)]^T的元素，z_1i(t)為列向量z₁(t)＝[z₁₁(t)z₁₂(t) z₁₃(t)]^T的元素，i＝1,2,3；

E(t)為靜態事件觸發機制；

靜態事件觸發機制如下：

其中，e₁(t)＝x₁(t)-z₁(t)；α和δ均為正的常數；

用于網絡化航天器姿態控制的控制器如下：

u(t)＝M₀(k₁z₁(t)+k₂z₂(t)-z₃(t))

其中，z₃(t)為z(t)中的元素，k₁和k₂為控制器中的可調增益參數，M₀表示可調參數，M₀＞0。

2.根據權利要求1所述的一種基于混雜強制型觀測器的網絡化航天器姿態控制方法，其特征在于，當時，E(t)＝0表示事件觸發機制不觸發，此時，當時，E(t)＝1表示事件觸發機制被觸發，此時，