【摘 要】
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近年来,跟踪控制问题在控制领域备受关注,并被应用于许多行业,如机器人、飞行控制、多智能体等领域。跟踪控制的核心目标是使得系统的状态轨迹通过设计一个适当的控制器尽可能接近地跟踪给定的参考模型的状态轨迹。与此同时,随着工业的高速发展,网络化控制系统由于其易安装、成本低、易于维护等优点在工业控制中得到了普遍的应用。然而由于网络环境开放性的特点造成网络极有可能遭到恶意信号的攻击,包括欺骗攻击和拒绝服务攻击
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近年来,跟踪控制问题在控制领域备受关注,并被应用于许多行业,如机器人、飞行控制、多智能体等领域。跟踪控制的核心目标是使得系统的状态轨迹通过设计一个适当的控制器尽可能接近地跟踪给定的参考模型的状态轨迹。与此同时,随着工业的高速发展,网络化控制系统由于其易安装、成本低、易于维护等优点在工业控制中得到了普遍的应用。然而由于网络环境开放性的特点造成网络极有可能遭到恶意信号的攻击,包括欺骗攻击和拒绝服务攻击(denial-of-service attacks,DoS攻击),这会极大地降低系统的性能。并且,周期性采样机制可能会导致在通信网络上传输大量不必要的信号,结果可能会造成网络带宽的浪费和网络的负载。为了解决这个问题,引入了事件触发方案,该方案仅在符合触发条件时才允许传输数据。因此,该事件触发方案能够尽可能地减少传感器测量信号的传输,有利于节约网络资源。根据以上分析,本文基于事件触发机制,考虑包含欺骗攻击和DoS攻击在内的混合网络攻击对于网络中数据传输的影响,研究了网络化控制系统的跟踪控制问题。本文主要研究内容如下:(1)针对一类线性网络化控制系统,考虑混合网络攻击的影响,研究了基于事件触发机制的跟踪控制的设计方法。引入了一种事件触发机制,以选择必要的采样数据包,从而节省通信资源。此外,假设数据传输到控制器的过程是通过一个受到欺骗攻击、DoS攻击的网络完成的,基于此构建了一个新型网络化控制系统的跟踪误差模型。基于此误差模型,运用李雅普诺夫方法和线性矩阵不等式建立了一种网络化控制系统的控制方案,以驱动系统状态跟踪参考模型的状态。最后通过两个仿真实例证明了该跟踪控制器设计方法的可行性。(2)针对一类非线性网络控制系统,基于动态事件触发机制,并考虑包含欺骗攻击和DoS攻击的混合网络攻击的影响,研究了区间二型T-S模糊模型的跟踪控制问题。采用区间二型T-S模糊建模方法对非线性系统进行描述。为了节省有限的带宽资源,本章采用了一种动态事件触发机制,该机制的触发参数由一个动态变量决定,该机制能够应对不断变化的系统。最终设计了一个区间二型T-S模糊控制器并构建了闭环跟踪误差系统。通过构造合理的李雅普诺夫函数,推导出跟踪系统满足预期跟踪性能的充分条件。利用线性矩阵不等式,得出了具有预期跟踪性能的跟踪控制器设计方案。最后,通过引入质量-弹簧-阻尼系统验证了该方法的可行性。
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