[发明专利]一种欺骗攻击下多Euler-Lagrange系统实现无领导者一致性方法

说明书

一种欺骗攻击下多Euler‑Lagrange系统实现无领导者一致性方法，当欺骗攻击随机地发生在Euler‑Lagrange系统之间的通信信道时，与神经网络控制相结合，设计一种基于脉冲控制的安全一致性策略，使得网络化多Euler‑Lagrange系统达到位置上的均方意义下的有界一致性。本发明适用于非线性多智能体系统在受到欺骗攻击时实现一致性控制的方法设计。

技术领域

本发明属于网络化多智能体系统技术领域，具体涉及一种欺骗攻击下多Euler-Lagrange系统实现无领导者一致性方法。

背景技术

作为基于能量守恒定理建立的动力学系统模型，Euler-Lagrange系统能够用来表示几乎所有的物理以及力学系统的结构和运动特征，比如无人机、工业机器人以及自动车辆等。相对于单个Euler-Lagrange系统，机动性、灵活性、可操作性和可执行性是多Euler-Lagrange系统所具备的主要特征，网络化多Euler-Lagrange系统的一致性控制可以应用于如航天器交会对接、卫星姿态调整以及多机械臂协调等领域。

为了实现多Euler-Lagrange系统的一致性，需要各智能体与邻居建立局部通信，该通信信息可以是位置坐标、速度矢量、力矩矢量或其它有效数据。但由于实际的多智能体系统通常都暴露在各种复杂的通讯网络中，恶意的网络攻击可能会直接破坏系统的一致性。如果不提前考虑网络攻击的影响，特别是对于水、电、核和化工厂等国家重大关键基础设施来说，将会造成巨大的经济损失，影响到国民的正常生活。因此，针对多Euler-Lagrange的一致性问题，考虑在网络通信过程中遭受的欺骗攻击，是非常有实际性意义的。

发明内容

本发明考虑网络化Euler-Lagrange系统受到随机地注入虚假数据的欺骗攻击，提出一种欺骗攻击下多Euler-Lagrange系统实现无领导者一致性方法，利用脉冲控制减少攻击信号的影响，结合神经网络控制处理系统的非线性部分，设计一种基于脉冲控制的一致性策略，实现了多Euler-Lagrange系统无领导者安全有界一致性，为网络化多智能体系统的安全一致性提供了方法。

为了实现上诉发明目的，本发明应用以下技术方案：

一：针对多Euler-Lagrange系统在进行通信时，通信信道遭受到欺骗攻击的模型进行建模；

二：设计网络化多Euler-Lagrange系统的控制输入力矩，包括局部反馈控制项和脉冲控制项，给出脉冲一致性控制准则，使得网络化多Euler-Lagrange系统在受到欺骗攻击时，实现位置上的均方意义下的有界一致性。

对以上内容进行说明：

首先，考虑由N个Euler-Lagrange系统组成的多智能体系统，第i(i＝1,2，···N)个智能体的动力学方程为：

式中，q_i,分别代表第i个Euler-Lagrange系统的广义坐标、速度及加速度向量。为正定对称的惯性矩阵，是科里奥利和离心扭矩向量，是重心扭矩向量，是系统控制输入力矩。

同时，使用有向图G＝(V，E，A)来表示N个Euler-Lagrange系统之间的通信网络拓扑，节点集合为V＝{i|i＝1,2,...,N}，有向边集合E＝{(i,j)|i∈V,j∈V,i≠j}。邻接矩阵A＝＝[a_ij]∈R^N×N，N_i＝{j|(j,i)∈E}表示第i个节点的邻居集合。有向图G的Laplacian矩阵为L＝D-A，＝式中对角矩阵D＝diag{d₁,d₂,...,d_N}∈R^N×N，并假设描述N个Euler-Lagrange系统的通信有向拓扑图G是强连通的。