[发明专利]一种欺骗攻击下航天器姿态控制系统的高效模糊预测控制器的设计方法

权利要求书

1.一种欺骗攻击下航天器姿态控制系统的高效模糊预测控制器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、确定基于区间二型T-S模糊模型的航天器姿态系统参数和硬约束，初始化系统状态；

步骤2、将基于状态观测器的输出反馈控制与高效模糊预测控制相结合，设计出“离线-在线”结合的双模控制方案；

步骤3、基于模糊模型预测控制设计目标函数并优化，离线求解终端约束集内系统在H₂意义安全的固定反馈控制增益和观测器增益；

步骤4、利用高效模型预测控制算法中的摄动量扩大初始可行域并计算；

步骤5、通过设计目标函数并优化在线求解摄动量向量；将第一个摄动量作用于系统。

2.根据权利要求1所述的欺骗攻击下航天器姿态控制系统的高效模糊预测控制器的设计方法，其特征在于，在步骤1中，所述初始化系统状态包括以下步骤：

步骤1.1：建立航天器系统的带有硬约束的区间二型T-S模糊模型，包括模糊规则、系统矩阵和上下隶属函数；

步骤1.2：给出所述航天器系统的初始状态以及硬约束的已知参数。

3.根据权利要求2所述的欺骗攻击下航天器姿态控制系统的高效模糊预测控制器的设计方法，其特征在于，所述带有硬约束的区间二型T-S模糊模型的建立为：区间二型T-S模糊系统的第i条模糊规则：

若a₁(x_k)属于F₁ⁱ，a₂(x_k)属于属于

那么

式中，表示系统状态，表示控制输入，表示测量输出；表示合适维数的系统参数矩阵，表示系统的第N_s个模糊规则，表示第ι个与系统状态有关的系统前件变量，n_s表示前件变量的数量，记表示模糊集合；

的激励强度为和分别表示下和上隶属度；和分别表示关于在模糊集F_ιⁱ中a_ι(x_k)的下和上隶属函数；

由于传感器与控制器之间的网络连接通常会遭到网络攻击,测量输出的数据时常受到破坏；因此，由表示受到欺骗攻击后的输出变量,也即控制器接收到的实际输出变量.其中，表示由敌方发送的欺骗攻击信号,意味着系统输出可能被攻击信号ω_k取代，这里欺骗攻击信号为能量有界量,即ω_k满足

式中,||·||为欧几里得范数，其中,是攻击信号的顶点,ω_k可由以及参数线性表示，是给定的上界；在中，标量σ_k是一个在k时的随机变量，它由伯努利白噪声序列表示:

表示欺骗攻击发生的概率；由模糊化、模糊推理和解模糊过程,关于和的全局模型为：

为模糊权重且有φⁱ(x_k)和是满足的非线性权重；因此,系统矩阵满足

鉴于实际需要,考虑控制输入和状态的以下硬约束: