[發明專利]基于抗欺騙攻擊安全域的無人機模型預測控制方法

有效

• 申請號: 202011272859.X
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112650057B
• 公開（公告）日: 2022-05-20
• 發明（設計）人: 袁源;徐楊;鄭子軒
• 申請（專利權）人: 西北工業大學深圳研究院;西北工業大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;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.基于抗欺騙攻擊安全域的無人機模型預測控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，通過無人機姿態狀態空間方程和欺騙攻擊通用模型，建立無人機在受到欺騙攻擊時的姿態動力學狀態空間表達式；

所述步驟1包括以下步驟：

步驟1.1)建立無人機姿態動力學狀態空間方程；

步驟1.2)建立無人機的欺騙攻擊通用模型；

步驟1.3)通過欺騙攻擊通用模型和無人機姿態動力學狀態空間方程，獲得欺騙攻擊下的無人機姿態動力學狀態空間方程；

步驟1.3)中，所述欺騙攻擊下的無人機姿態動力學狀態空間方程為：

其中，A、B和G為無人機參數；ω_k為范數有界擾動；

步驟2，為無人機的控制器端和執行器端設計安全域約束；

步驟2中，控制器端的安全域約束為：

安全器端的安全域約束為：

其中，表示預測狀態；表示預測控制量；D_k+s|k和為對應的約束邊界；

式(6)中，D_k+s|k滿足以下條件：

Ω＝[ξ₁ξ₁…ξ_n]P₁[ξ₁ξ₁…ξ_n]^T

M＝A^TPBB^TPA，Ξ_i∈{-1,1}

h∈{1,2,…,n},i＝1,2,…,h-1,h+1,…,n；

式(7)中滿足以下條件：

步驟3，針對無人機在受到欺騙攻擊時的姿態動力學狀態空間表達式中的參數，設計魯棒控制器以優化所述參數，所述魯棒控制器中的參數受安全域約束限制，最終獲得無人機在受到欺騙攻擊時的姿態動力學狀態；

步驟3中，所述魯棒控制器為：

其中，為無人機魯棒控制量；成立時為最優控制量；當成立時K為反饋控制量，通過極點配置法使A+BK穩定得到；為終端約束式(17)中，需滿足：

D_k+N|k≤ψε (19)

其中Q^*和P為權值矩陣；

式(17)中，通過求解下述優化問題得到：

約束為：

其中，為預測狀態量；為預測控制量；為狀態量安全域約束界；為控制量安全域約束界；

式(17)需滿足：

其中，Q、R和P為給定的權值矩陣。