【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及海洋技術工程，尤其涉及一種網絡攻擊下欠驅動asv動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法。
技術介紹
1、asv是一種能夠自主航行并完成一系列任務的智能化水面平臺，具有較強的自主能力，廣泛的活動范圍，可靠的安全性能及較低的運行成本等優點，被廣泛運用于科學研究、海水檢測和海上偵察搜索等領域，擁有廣闊的應用前景。隨著人類對海洋經濟活動日益頻繁和海洋工程的不斷進步，asv在水域探測、海洋科考、海洋軍事等領域發揮著越來越重要的作用。
2、要完成asv路徑跟蹤任務，其關鍵是實現自主航行部分的制導算法和控制算法，使asv沿著規定航線最終到達目的地。當今主流的制導技術有基于前向視距法、虛擬引導法、人工勢場法等算法，這些技術都需要實時計算參考信號，計算結果會實時同步傳輸到控制系統中，驅動asv向著參考位置航行。為了降低控制命令連續傳輸造成通信負載過大的問題，事件觸發技術廣泛應用于asv的路徑跟蹤控制領域，其在處理通信負載方面具有良好的效果。這些事件觸發技術主要包括靜態事件觸發、動態事件觸發兩種方式。動態事件觸發技術具有動態可調的觸發閾值參數，可以節省更多的通信資源。值得注意的是，高精度控制系統在運行過程中可能出現跳變，導致執行機構頻繁觸發，出現非線性切換動態事件觸發。但目前觸發閾值仍然需要人為設計參數，這對船舶操作員來說比較困難。此外事件觸發技術會降低asv的控制精度，如何平衡通信負載和控制精度的關系仍然是一個難點。
3、在asv智能控制理論體系迅猛發展的同時，由于無人船等控制系統具備一般信息物理系統的網絡互
4、在實踐中，一方面asv在海洋中工作時不可避免地遇到各種干擾，需要實時獲取asv的狀態信息，而傳統的艦載設備只能測量asv的位置和姿態信息。一種良好的控制方法是利用高增益觀測器獲取不可測的速度信息，并采用自適應固定時間擴展狀態觀測器同時逼近asv的大在固定時間內的未知狀態和模型。但這兩種方法通常都會出現超調，可能導致瞬態觀測性能較差。然而，由于大多數水面航行器是欠驅動的，即以較少的控制輸入驅動多自由度方向上的運動，欠驅動asv具有復雜的級聯結構，所以上述方法不能直接應用于asv的軌跡跟蹤任務。在控制器設計中，控制結構的選擇及整個系統的穩定運行需要考慮不可控動力穩定性和可控性約束，如何克服干擾同時使系統在達到預設性能指標的同時穩定運行依然是亟待完善的學術和工程難題。另一方面，asv的航行環境和控制性能是至關重要的考慮因素，特別是在狹窄擁擠的水道中航行時。在這種情況下，傳統的無約束控制方案可能會大大增加碰撞的風險。此外，在實際的海洋條件下，機載傳感器的傳感和通信范圍往往是有限的，如何實現復雜工況下遠距離的安全航行是本申請需要思考的問題。
技術實現思路
1、本專利技術提供一種網絡攻擊下欠驅動asv動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，以克服上述技術問題。
2、為了實現上述目的，本專利技術的技術方案是：
3、一種網絡攻擊下欠驅動asv動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，包括以下步驟：
4、s1：建立關于欠驅動asv模型的假設條件，以構建網絡攻擊下包含模型不確定性項的欠驅動asv模型；
5、s2：基于模糊邏輯技術，根據欠驅動asv模型構建自適應模糊觀測器，并根據自適應模糊觀測器構建狀態預測模型；
6、且根據所述狀態預測模型獲取欠驅動asv的狀態預測誤差；
7、s3：定義領航者與跟隨者的asv編隊構型，并構建用于保持跟隨者與領航者編隊控制的性能控制函數；
8、s4：根據所述性能控制函數構建船舶模糊預設性能虛擬控制律；
9、s5：根據船舶模糊預設性能虛擬控制律與欠驅動asv的狀態預測誤差，構建自適應律；
10、s6：構建用于避免由于控制器運行時對執行器頻繁更新控制，而造成系控制系統通信資源利用率低的切換動態事件觸發機制，以獲取控制器的實際輸入；
11、s7：基于切換動態事件觸發機制與自適應律，并根據預設計的n型函數構建切換動態事件觸發的編隊控制器，并根據所述編隊控制器實現網絡攻擊下欠驅動asv動態事件觸發自適應模糊預設性能的控制。
12、進一步的，s1中建立關于欠驅動asv數學模型的假設條件為
13、假設一：欠驅動asv的外部干擾dι與物理攻擊信號pι是有界的，即其中與表示dι與pι的上界；
14、假設二：欠驅動asv的期望前向速度ul與期望側向速度vl是有界的，即其中與表示ul與vl的上界；
15、假設三：網絡欺騙攻擊能夠使控制器增益與變為未知且為非零的常數，同時在實際的船舶航行過程中，欠驅動asv的執行機構具有有限的正能量，即與其中qu與qr表示正的設計常數；
16、構建的所述網絡攻擊下包含模型不確定性項的欠驅動asv數學模型，其表達式為
17、
18、式中：μu,μv,μr為中間參數變量,表示欠驅動asv的不確定項，且
19、
20、du,dv,dr表示為阻尼項，且
21、du＝-xuu-x|u|u|u|u
22、dv＝-yvv-y|v|v|v|v-y|r|v|r|v-yrr-y|v|r|v|r-y|r|r|r|r
23、dr＝-nvv-n|v|v|v|v-n|r|v|r|v-nrr-n|v|r|v|r-n|r|r∣|r|r；
24、xu,x|u|u,yv,y|v|v,y|r|v,yr,y|v|r,y|r|r,nv,n|v|v,n|r|v,nr,n|v|r,n|r|r∣表示水動力參數；x,y,ψ表示地球坐標系下的位置橫坐標、位置縱坐標以及艏搖角；u,v,r表示前向速度、側向速度以及艏搖角速度；du,dv,dr表示欠驅動asv的外部未知擾動；qu,qr表示由推進器與方向舵提供的控制輸入；pu,pv,pr分別表示物理攻擊對船體與設備造成的未知干擾；表示由網絡欺騙攻擊引起的作用于控制器的未知增益；mu,mv,mr表示欠驅動asv的沿著前向、側向以及艏搖自由度上的附加質量。
25、進一步的，所述s2具體包括以下步驟：
26、s21：將欠驅動asv的位置與速度的原始值的估計記為并定義欠驅動asv的不確定項為
27、
28、式中：yι表示模糊邏輯系統的輸出；表示模糊邏輯系統的基函數；ει表示估計誤差；
29、則定義欠驅動asv的位置誤差與速度誤差；
30、所述欠驅動asv的位置誤差，其表達式為
31、
32、式中：分別表示位置橫坐標誤差、位置縱坐標誤差以及艏搖角誤差；
【技術保護點】
1.一種網絡攻擊下欠驅動ASV動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種網絡攻擊下欠驅動ASV動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，S1中建立關于欠驅動ASV數學模型的假設條件為
3.根據權利要求2所述的一種網絡攻擊下欠驅動ASV動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，所述S2具體包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的一種網絡攻擊下欠驅動ASV動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，所述S3具體包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種網絡攻擊下欠驅動ASV動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，S4中構建的船舶模糊預設性能虛擬控制律為
6.根據權利要求5所述的一種網絡攻擊下欠驅動ASV動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，所述S5具體包括以下步驟：
7.根據權利要求6所述的一種網絡攻擊下欠驅動ASV動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，S6中構建的所述切換動態事件觸發機制為
8.根據權利要求7所述的一種網絡攻擊下欠驅動ASV動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，S7中構建的所述切換動態事件觸發的編隊控制器，其表達式為
...【技術特征摘要】
1.一種網絡攻擊下欠驅動asv動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種網絡攻擊下欠驅動asv動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，s1中建立關于欠驅動asv數學模型的假設條件為
3.根據權利要求2所述的一種網絡攻擊下欠驅動asv動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，所述s2具體包括以下步驟：
4.根據權利要求3所述的一種網絡攻擊下欠驅動asv動態事件觸發自適應模糊預設性能控制方法，其特征在于，所述s3具體包括以下步驟：
5.根據權利要求4所述的一種...
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