网络欺骗攻击下的智能船舶改进趋近律滑模轨迹跟踪控制

摘要

针对网络欺骗攻击下的智能船舶轨迹跟踪控制问题，提出一种带观测器的改进趋近律滑模轨迹跟踪控制方案。利用伯努利分布生成随机二进制数来模拟网络欺骗攻击；通过设计观测器对攻击影响进行观测，并反馈补偿到控制器以抵抗攻击对系统产生的破坏；设计自适应律来应对环境扰动的影响，同时与观测器的互相协调进一步增强了系统鲁棒性；设计具有大误差迅速补偿及小误差平缓补偿效果的改进滑模趋近律，降低了传统滑模控制存在的抖震问题，提高了控制器控制效率；最后，运用Lyapunov稳定性理论验证系统整体的稳定性，利用Matlab进行对比仿真实验。结果表明，该控制方案可对攻击影响做出较快反应并给出较好的补偿，且轨迹跟踪误差可以较快收敛至零附近的极小有界区间，实现了网络攻击环境下的船舶轨迹跟踪。该方案可为船舶安全航行和海上装备的军事对抗等研究提供一定的参考。

关键词

智能船舶 / 网络欺骗攻击 / 轨迹跟踪 / 趋近律滑模 / 自适应律

基金资助

国家自然科学基金资助项目(51911540478); 山东省自然科学基金资助项目(ZR2022ME087); 山东省重点研究发展计划(2019JZZY020712); 山东省科技厅科技型中小企业创新能力提升工程(2021TSGC1394); 山东省高等学校“青创团队计划”团队(2022KJ210); 山东省研究生教育教学改革研究项目(SDYJG19217)