[发明专利]一种基于混杂强制型观测器的网络化航天器姿态控制方法

权利要求书

1.一种基于混杂强制型观测器的网络化航天器姿态控制方法，其特征在于，包括如下过程：

构建含有欺骗攻击的网络化航天器姿态动力学模型；

利用所述网络化航天器姿态动力学模型构建含有欺骗攻击的网络化航天器姿态动力学扩张系统；

针对所述网络化航天器姿态动力学扩张系统，设计混杂强制型观测器；

设计静态事件触发机制，根据所述混杂强制型观测器和静态事件触发机制判断事件触发机制是否触发；

采用状态反馈控制，并将所述混杂强制型观测器估计出的非线性不确定项实时补偿到状态反馈控制器中，得到用于网络化航天器姿态控制的控制器，利用所述控制器进行航天器网络化姿态控制；

所述含有欺骗攻击的网络化航天器姿态动力学模型如下：

其中，x(t)＝[x₁(t),x₂(t)]^T，x₁(t)＝q(t)，q(t)为修正罗德里格参数向量，用于表示航天器的姿态；u(t)为航天器的控制力矩，d(t)为航天器姿态系统所受的外部扰动，f(x(t),d(t))为航天器姿态系统中的非线性不确定项，t_k为事件触发时刻，y(t_k)为事件触发时刻的姿态信息，为实际传输信号，v(t_k)为攻击者发出的欺骗信号，β(t_k)为互不相关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为航天器的正定对称惯性矩阵，S(·)表示斜对称矩阵函数；

β(t_k)遵循以下概率分布规律：

Prob{β(t_k)＝0}＝1-β，Prob{β(t_k)＝1}＝β

其中，β∈[0,1)，β为已知参数；

网络化航天器姿态动力学扩张系统如下：

其中，x₃(t)＝f(x(t),d(t))，

混杂强制型观测器如下：

其中，α₁和α₂均为正的常数，z₂和z₁(t)为z(t)中的元素，σ(t)为饱和函数sat_σ(t)(η(t)-z₁(t))的动态饱和上限，s为时间积分变量；Λ为混杂强制型观测器的可调增益矩阵；

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

E(t)为静态事件触发机制；

静态事件触发机制如下：

其中，e₁(t)＝x₁(t)-z₁(t)；α和δ均为正的常数；

用于网络化航天器姿态控制的控制器如下：

u(t)＝M₀(k₁z₁(t)+k₂z₂(t)-z₃(t))

其中，z₃(t)为z(t)中的元素，k₁和k₂为控制器中的可调增益参数，M₀表示可调参数，M₀＞0。

2.根据权利要求1所述的一种基于混杂强制型观测器的网络化航天器姿态控制方法，其特征在于，当时，E(t)＝0表示事件触发机制不触发，此时，当时，E(t)＝1表示事件触发机制被触发，此时，