[發明專利]一種多HFVs分布式攻角一致安全控制器

有效

• 申請號: 202011307097.2
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112415895B
• 公開（公告）日: 2022-09-23
• 發明（設計）人: 楊楊;戈井志;陳笛笛;岳東;張騰飛;趙勃
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開了一種多HFVs分布式攻角一致安全控制器，包括第1級子控制器和第2級子控制器，兩個子控制器通過一個一階波器連接；其中第1級子控制器包括第1誤差計算單元、函數逼近器第11攻擊處理單元、第12攻擊處理單元、第13攻擊處理單元、第14攻擊處理單元、第1Nussbaum函數微分運算單元、第1Nussbaum函數運算單元以及第1虛擬控制器運算單元；第2子控制器包括2誤差計算單元、第21攻擊處理單元、第22攻擊處理單元、第23攻擊處理單元、第2Nussbaum函數微分運算單元、第2Nussbaum函數運算單元以及實際控制器運算單元。本發明顯著降低了控制器的復雜性，減小了控制算法的計算負荷；并且可以解決飛行模型的實際參數可以是未知的問題；通過攻擊處理單元可以有效處理網絡攻擊帶來的惡意影響。

技術領域

本發明屬于多HFVs分布式控制領域，具體涉及一種多HFVs分布式攻角一致安全控制器。

背景技術

高速飛行器(Hypersonic Flight Vehicle，HFVs)可以為民用和軍事應用提供經濟高效且可靠的空中軌跡，并且它在運輸、探測、搜救等領域也發揮著重要作用。正是由于其的重要作用，人們對它的研究也越來越深入。國內外眾多學者對其的控制問題也展開了大量的研究。比如研究其前進速度、航跡角、飛行高度和飛機的攻角等。

近年來,基于非線性反饋控制理論的魯棒自適應控制策略大量應用于HFVs控制器設計，如滑模控制、基于遺傳算法的魯棒控制問和基于Lyapunov的跟蹤控制器等。特別是，基于反步法的自適應控制技術在概念上簡單而有效地用于控制復雜的非線性系統。自適應反步設計方法是一種基于靜態補償思想的由前往后遞推的設計方法，適用于一類具有嚴格反饋形式的系統結構的非線性系統。在常規反步法設計中，要對控制律多次求導使得控制律復雜程度會隨著系統階數爆炸性增長，Swaroop D等人在2000年提出了一種自適應動態面控制方法及在非線性系統中引入一階濾波器來克服傳統反步設計時的計算復雜度問題。大部分文獻將HFVs模型轉化成參數嚴格反饋的形式，這個過程會產生系統誤差，增大控制器的保守性。而我們將HFVs模型轉化為非嚴格反饋形式來研究，利用Nussbaum函數引理來對其進行研究。

在實際過程中，由于受到物理條件的限制，執行機構往往存在著非線性特性，它存在不僅會導致飛行器系統性能變壞，甚至破環系統的穩定性，因此，控制器中的非線性特性不可忽略，這與死區特性相類似，可以將之當作死區來進行研究。Huanqing Wang等人將死區特性與未知控制增益相結合，利用Nussbaum函數解決死區對系統的影響。

隨著網絡技術的飛速發展，隨之帶來的安全問題也需要進行考慮，需要提前考慮在HFVs受執行器和傳感器攻擊下如何進行處理攻擊的問題，目前針對HFVs受攻擊影響如何進行解決的研究文獻很少。因此，迫切需要一種處理傳感器攻擊和執行器攻擊分布式安全控制器，這對于目前的研究具有最直接的現實意義。

發明內容

發明目的：為了解決HFVs在飛行過程中受到的惡意的網絡攻擊，本發明要提出一種多HFVs應對網絡攻擊的控制器，不僅可以抵御在一定范圍內的網絡攻擊，而且可以降低控制器結構的復雜性，減少計算負荷，在一定程度上提高控制器的整體性能。