[发明专利]一种网络化机械臂系统的模糊滑模控制方法

说明书

一种网络化机械臂系统的模糊滑模控制方法，所述网络化机械臂系统的模糊滑模控制方法，包括如下步骤：为机械臂系统建立不确定模糊网络化半马尔科夫切换系统模型；建立执行器故障模型和欺骗攻击模型；推导出受到欺骗攻击并具有执行器故障的机械臂系统的不确定模糊网络化半马尔科夫切换系统模型；构造公共滑模切换面；设计滑模控制律；对采用上述滑模控制律的系统进行稳定性分析，求解控制器参数；确定滑模控制律应满足的条件，以使系统满足滑动状态可达性。针对机械臂系统受到随机发生的欺骗攻击以及发生执行器故障的情况，提供了一种网络化机械臂系统的模糊滑模控制方法，解决了数据传输受限情况下系统的抗干扰控制问题。

技术领域

本发明涉及机械臂系统控制技术领域，具体涉及一种网络化机械臂系统的模糊滑模控制方法。

背景技术

单连杆机械臂中，细长的连杆设计，降低了连杆结构的刚度，但随之也带来了许多难以解决的困难，给动态建模、控制等领域带来了许多问题。由于单连杆机械臂传感器、控制器和执行器之间的网络链接是开放的，故容易受到网络攻击。欺骗攻击是一种重要的网络攻击，又称虚假数据注入攻击。典型的欺骗攻击可以捕获传感器节点，利用其未经授权的特权注入恶意代码或修改程序，从而降低甚至恶化系统性能。

马尔可夫切换系统由于其在结构突变的物理系统中的建模稳定性，已成为控制领域的一个重要研究分支。对于马尔可夫切换系统,驻留时间的连续概率分布函数服从指数分布。更一般地，驻留时间遵循其他一些非指数概率分布，在这种情况下，相应的切换系统称为半马尔可夫切换系统。近年来，半马尔可夫切换系统的稳定性，滑模控制，以及事件触发方案得到了许多显著的结果。

物理系统的自然行为通常用非线性模型来描述，T-S模糊策略为非线性系统提供了一个强大而流行的工具，它可以用“IF-THEN”规则精确逼近光滑非线性项。

滑模控制作为一种有效的鲁棒控制策略，具有响应快、设计过程简单、对参数不确定性、输入非线性和匹配干扰具有较强的鲁棒性等优点。

综上所述，研究欺骗攻击与执行器故障下机械臂系统的滑模控制方法，并建立控制器使机械臂系统在欺骗攻击与执行器故障下稳定运行是一个亟需解决的问题，具有重要的研究意义。

发明内容

本发明的技术解决问题是：针对机械臂系统受到随机发生的欺骗攻击以及发生执行器故障的情况，提供了一种网络化机械臂系统的模糊滑模控制方法，解决了数据传输受限情况下系统的抗干扰控制问题。

本发明方法解决上述问题所采用的技术方案为：一种网络化机械臂系统的模糊滑模控制方法，所述网络化机械臂系统的模糊滑模控制方法，包括如下步骤：

步骤一：为机械臂系统建立不确定模糊网络化半马尔科夫切换系统模型；

步骤二：建立执行器故障模型和欺骗攻击模型；

步骤三：推导出受到欺骗攻击并具有执行器故障的机械臂系统的不确定模糊网络化半马尔科夫切换系统模型；

步骤四：构造公共滑模切换面；

步骤五：设计滑模控制律；

步骤六：对采用上述步骤建立的系统进行稳定性分析，求解控制器参数；

步骤七：确定滑模控制律应满足的条件，以使系统满足滑动状态可达性。

进一步的，所述不确定模糊网络化半马尔科夫切换系统模型定义如下：

模糊规则i:如果θ₁(t)是M_i1,θ₂(t)是M_i2,...,θ_p(t)是M_ip,则