CN113043280B - 一种处理dos攻击下的遥操作系统的控制方法 - Google Patents

一种处理dos攻击下的遥操作系统的控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种处理DOS攻击下的遥操作系统的控制方法，包括以下步骤：在主、从机械臂分别利用各自的测量信息以及接收到彼此的位置信息构建参数辨识规律；在主、从机械臂分别设计事件触发器；考虑通信时变时延，基于事件触发通信机制，设计主、从机械臂的力矩，实现遥操作系统的双边控制。本发明研究参数不确定与信息传输存在时变时延的双边遥操作系统在DOS攻击下的稳定跟踪问题，构建参数辨识规律，使得激励信号不满足持续激励条件时，也能获得理想的参数估计值，并能满足遥操作系统暂态性能的要求；进一步，设计弹性事件触发器，实现了按需发送数据，从而降低了数据在通信网络上被攻击的概率。

Description

一种处理DOS攻击下的遥操作系统的控制方法
技术领域
本发明涉及一种DOS攻击下遥操作系统的控制器结构及设计方法，具体的说是一种基于弹性事件触发机制处理DOS攻击下的遥操作系统的控制方法，属于遥操作技术领域。
背景技术
随着人类对太空、海洋等未知领域探索需求的增长，在一些人类无法直接到达或者对人类有危害的地方，遥操作系统就可以代替我们去完成任务，从而避免操作人员受到伤害。
一般而言，遥操作系统由主机械臂、通信通道和从机械臂组成。由于信号需要在通信通道内进行传输，常常导致遥操作系统主从两端接收到的信息会存在时延，所以不得不考虑主、从机械臂之间的时延对遥操作系统稳定性的影响。
机械臂是一种典型的非线性、强耦合、时变多输入多输出的系统，在实际情况中，除了时延，系统的动力学模型往往也难以精确获取，如机械臂的质量、长度等，设计控制器时，必须考虑这些未知参数对系统稳定性的影响。目前多是利用自适应律估计机械臂作用力相关的不确定参数和与重力相关的参数。
通信网络中，时常存在着恶意攻击，如DOS攻击、欺骗攻击等，其中欺骗攻击是通过篡改传输的数据包影响数据的可信度,而DOS 攻击是对在通信网络中传输的信号进行丢弃，并攻击通信链路，阻断信号传输。近年来，恶意攻击下的网络化控制系统稳定性问题日益引起重视，如非线性多智能体的一致性、信息物理系统的安全控制、移动机器人的稳定跟踪问题等。当系统遭受DOS攻击时，通过事件触发机制设计的控制器可以保持系统的稳定同时也节省了通信成本。
在需要利用通信网络传输数据的遥操作系统中，也往往会受到恶意攻击，因此要保持遥操作系统稳定性能，就不得不考虑恶意攻击对稳定性造成的不良影响。同时，遥操作系统也可能存在模型参数不确定、时变时延等情况。这些不利因素会使遥操作系统双边控制问题更加复杂，因此，需要设计一种基于弹性事件触发的遥操作系统控制方法，使遥操作系统在上述情况下能够快速稳定。
发明内容
本发明的目的在于对存在模型参数不确定和信息传输存在时变时延的遥操作系统，提供一种能对模型参数不确定进行精确估计的自适应律和基于弹性事件触发的控制器及其控制方法，从而使遥操作系统位置一致。
本发明提供一种处理DOS攻击下的遥操作系统的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、在主、从机械臂端，分别利用各自的测量信息以及接收到彼此的位置信息，构建参数辨识规律，使得激励信号不满足持续激励条件时，也能获得理想的参数估计值，进一步通过调节估计器中的参数，获得符合遥操作系统要求的暂态性能；
步骤2、在主、从机械臂端，分别设计事件触发器，使得主、从机械臂可以根据当前的主、从机械臂的速度以及二者的位置误差决定是否发送数据，实现了按需发送数据，从而降低了数据在通信网络上被攻击的概率，并且可以抵御主从机械臂之间可能发生的DOS 攻击；
步骤3、考虑通信时变时延，基于事件触发通信机制，设计主、从机械臂的力矩，使得遥操作系统在受到DOS攻击时，主从机械臂的位置误差仍能够收敛到0，各自的速度收敛到0，从而实现遥操作系统的双边控制。
本发明考虑遥操作系统中主端机械臂与从端机械臂之间的通信受到拒绝服务(Denial of Service，简记为DOS)攻击时，提供一种基于弹性事件触发的通信机制与遥操作系统的控制器协同设计系统化方法，能够实现参数不确定与信息传输存在时变时延的双边遥操作系统安全控制，使主、从机械臂的位置跟踪误差渐近收敛到0，速度渐近收敛到0。
作为本发明的进一步技术方案如下：
优选地，所述步骤1的具体方法如下：
步骤101、在t∈[tks,tks+1)时间内，主机械臂接收到的从端机械臂传输过来的位置信息和速度信息分别为qs(tks-Ts(t))、
Figure GDA0003680849990000031
在 t∈[tkm,tkm+1)时间内，从机械臂接收到的主端机械臂传输过来的位置信息和速度信息分别为qm(tkm-Tm(t))、
Figure GDA0003680849990000032
其中tks表示从机械臂的第k次触发时刻，tks+1表示从机械臂第k+1次触发时刻，Ts(t)表示从机械臂的信息传输时延，tkm表示主机械臂的第k次触发时刻，tkm+1表示主机械臂的第k+1次触发时刻，Tm(t)表示主机械臂的信息传输时延；
步骤102、根据以下公式，利用主机械臂接收到的从机械臂位置、速度信息以及主机械臂的位置、速度信息来辨识主机械臂不确定参数，利用从机械臂接收到的主机械臂的位置、速度信息以及从机械臂的位置、速度信息来辨识从机械臂不确定参数，
Figure GDA0003680849990000033
Figure GDA0003680849990000034
Figure GDA0003680849990000035
Figure GDA0003680849990000036
其中，
Figure GDA0003680849990000041
表示主机械臂的自适应律，Γ为正定对角常数矩阵，
Figure GDA0003680849990000042
表示主机械臂的动力学回归矩阵的转置，sm(t)表示辅助变量， wm(t)表示辅助变量，
Figure GDA0003680849990000043
表示辅助变量wm(t)的自适应律，Ym(t)表示主机械臂的动力学回归矩阵，
Figure GDA0003680849990000044
表示主机械臂的不确定参数的误差，υm(t)表示
Figure GDA0003680849990000045
的低通滤波信号，
Figure GDA0003680849990000046
表示从机械臂的自适应律，Ys T(t)表示从机械臂的动力学回归矩阵的转置，ss(t)表示辅助变量，ws(t)表示辅助变量，
Figure GDA0003680849990000047
表示辅助变量ws(t)的自适应律，Ys(t)表示从机械臂的动力学回归矩阵，
Figure GDA0003680849990000048
表示从机械臂的不确定参数的误差，υs(t) 表示Ys T(t)Ys(t)的低通滤波信号，ξm、
Figure GDA0003680849990000049
ξs、
Figure GDA00036808499900000410
ι、ω为正常数；
S103、当υm(t)≥δI(δ是正常数，I表示单位矩阵)时，主机械臂参数估计误差
Figure GDA00036808499900000411
能够在时间
Figure GDA00036808499900000412
内收敛到原点的邻域
Figure GDA00036808499900000413
当υs(t)≥δI时，从机械臂参数估计误差
Figure GDA00036808499900000414
能够在时间
Figure GDA00036808499900000415
内收敛到原点的邻域
Figure GDA00036808499900000416
其中，t0表示初始时刻；
S104、根据遥操作系统的需求，选取合适的参数
Figure GDA00036808499900000417
κ,δ来调节参数辨识的收敛时间Td，从而获得满意的暂态性能。
优选地，所述步骤102中，根据下式计算sm(t)的值，
Figure GDA00036808499900000418
根据下式计算ss(t)的值，
Figure GDA00036808499900000419
根据下式计算
Figure GDA00036808499900000420
的值，
Figure GDA00036808499900000421
根据下式计算
Figure GDA00036808499900000422
的值，
Figure GDA00036808499900000423
根据下式计算Ym(t)的值，
Figure GDA00036808499900000424
根据下式计算Ys(t)的值，
Figure GDA00036808499900000425
根据下式计算
Figure GDA0003680849990000051
的值，
Figure GDA0003680849990000052
根据下式计算
Figure GDA0003680849990000053
的值，
Figure GDA0003680849990000054
根据下式计算υm(t)的值，
Figure GDA0003680849990000055
根据下式计算υs(t)的值，
Figure GDA0003680849990000056
根据下式计算ξm的值，
Figure GDA0003680849990000057
根据下式计算ξs的值，
Figure GDA0003680849990000058
其中，
Figure GDA0003680849990000059
表示主机械臂的关节角速度，qm(t)表示主机械臂的关节角位置，
Figure GDA00036808499900000510
表示从机械臂的关节角速度，qs(t)表示从机械臂的关节角位置，λ为常数且λ>0，θm(t)表示主机械臂的常量参数，
Figure GDA00036808499900000511
表示对主机械臂常量参数θm(t)的估量值，θs(t)表示从机械臂的常量参数，
Figure GDA00036808499900000512
表示对从机械臂常量参数θs(t)的估量值，τm表示需要设计的主机械臂力矩，τs表示需要设计的从机械臂力矩，
Figure GDA00036808499900000513
表示主机械臂的动力学回归矩阵的转置，Ym(ζ)表示主机械臂的动力学回归矩阵，Ys T(ζ)表示从机械臂的动力学回归矩阵的转置，Ys(ζ)表示从机械臂的动力学回归矩阵，κ、δ均是正常数。
优选地，所述步骤2的具体方法如下：
S201、考虑双边通信时变时延，主、从机械臂的事件触发器设计如下：
fm(t)＝km|||φm(t)||+||εm(t)||-(μkm-1)||sm(t)||-dm||γm(t)||
fs(t)＝ks||φs(t)||+||εs(t)||-(μks-1)||ss(t)||-ds||γs(t)||
其中，km为常数且km>0，ks为常数且ks>0，μ为常数且1>μ>0，dm表示主机械臂的状态，ds表示从机械臂的状态(di＝1时表示机械臂受到DOS攻击，di＝0时表示机械臂未受到DOS攻击，i＝m,s)；
S202、当fi(t)>0(i＝m,s)时，事件触发器被触发，发送数据；否则，不发送数据，从而实现了按需发送数据，降低了数据发送频率，降低了DOS攻击的效率。
优选地，所述S201中，根据下式计算φm(t)的值，φm(t)＝sm(tkm)-sm(t)；
根据下式计算φs(t)的值，φs(t)＝ss(tks)-ss(t)；
根据下式计算εm(t)的值，
Figure GDA0003680849990000061
根据下式计算εs(t)的值，
Figure GDA0003680849990000062
根据下式计算γm(t)的值，
Figure GDA0003680849990000063
根据下式计算γs(t)的值，
Figure GDA0003680849990000064
优选地，所述步骤3中，设计主机械臂、从端机械臂的力矩，使得主端机械与从端机械臂位置一致，各自的速度为0，主机械臂的力矩为：
Figure GDA0003680849990000065
其中，km>0,bm>0，
Figure GDA0003680849990000066
表示主机械臂位置误差的导数，fh表示操作者对主端机械臂施加的力；
从机械臂的力矩为：
Figure GDA0003680849990000067
其中，ks>0,bs>0，
Figure GDA0003680849990000068
表示从机械臂位置误差的导数，fe表示从端机械臂受到的环境作用力。在主端机械臂力矩与从端机械臂力矩作用下，遥操作系统能够实现安全控制，并具有满足需要的暂态性能。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明研究参数不确定与信息传输存在时变时延的双边遥操作系统在DOS攻击下的稳定跟踪问题，构建参数辨识规律，使得激励信号不满足持续激励条件时，也能获得理想的参数估计值，并能满足遥操作系统暂态性能的要求；进一步，设计弹性事件触发器，实现了按需发送数据，从而降低了数据在通信网络上被攻击的概率，本发明所设计的控制器可以使主、从机械臂在受到恶意攻击时仍然能够进行双边控制，具有实际意义。
附图说明
图1为本发明实施例中所述基于弹性事件触发的遥操作系统控制方法的流程图。
图2为本发明实施例中主、从机械臂位置状态跟踪图。
图3为本发明实施例中主、从机械臂速度状态跟踪图。
图4为本发明实施例中从机械臂参数估计误差图。
图5为本发明实施例中所受DOS攻击的示意图。
图6所示，遥操作系统主、从端触发时刻图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护权限不限于下述的实施例。
实施例1
本实施例是在DOS攻击下，存在模型参数不确定和时变时延的遥操作系统达到稳定跟踪的仿真研究。如图1所示，具体步骤如下：
步骤1、建立遥操作系统动力学模型
本实施例以两个两自由度两连杆的机械臂作为遥操作系统仿真对象，使用常用的Euler—Lagrange方程描述机械臂动力学：
主端：
Figure GDA0003680849990000081
从端：
Figure GDA0003680849990000082
机械臂中各个矩阵表达式如下：
Figure GDA0003680849990000083
Figure GDA0003680849990000084
Figure GDA0003680849990000085
Figure GDA0003680849990000086
Figure GDA0003680849990000087
Figure GDA0003680849990000088
Figure GDA0003680849990000089
Figure GDA00036808499900000810
Figure GDA00036808499900000811
Ci22＝0
gi1＝-(m1+m2)gl1 sin(qi1)+m2gl2 sin(qi1+qi2)
gi2＝m2gl2 sin(qi1+qi2)
其中，m1表示连杆1的质量，m2表示连杆2的质量，l1表示连杆 1的长度，l2表示连杆2的长度，g表示重力加速度，其中,下标(i＝m,s) 表示主机械臂和从机械臂，qi∈Rn表示机械臂的关节角位置，
Figure GDA00036808499900000812
表示机械臂的关节角速度，
Figure GDA00036808499900000813
表示机械臂的关节角加速度，Mi(qi)∈R(n×n)为机械臂的惯性矩阵，
Figure GDA00036808499900000814
为科氏力和离心力，Gi(qi)∈Rn代表重力矩阵，τi(t)∈Rn是关节控制力矩。
步骤2、在主、从机械臂端，分别利用各自的测量信息以及接收到彼此的位置信息，构建参数辨识规律，使得激励信号无论是否满足持续激励条件，都能精确辨识出主、从机械臂系统模型的不确定参数，也能获得理想的参数估计值，进一步通过调节估计器中的参数，获得符合遥操作系统要求的暂态性能。具体如下：
假设{tki}ki∈N代表事件触发序列，
Figure GDA0003680849990000091
为DOS攻击序列，其中tki表示第k次事件触发时刻，下标(i＝m,s)表示主机械臂和从机械臂，k 表示第k次，N表示非负整数集合，
Figure GDA0003680849990000092
表示t∈[tki,tki+1)时，DOS攻击者发起第n次攻击开始的时刻，攻击时长记为{τni(t)}ni∈N，τni(t)表示主端机械臂或从端机械臂第n次触发时刻，下标(i＝m,s)表示主机械臂和从机械臂，n表示第n次，t∈[tki,tki+1)表示时间在主端机械臂或从端机械臂的第k次触发到第k+1次触发，网络信息传输时延τdi(t)为一个时变量，下标(i＝m,s)表示主机械臂和从机械臂，d是英文delay表示这是时延，i＝m,s分别表示主端机械臂、从端机械臂。因此，当信息未受到DOS攻击时，信息传输时延为Ti(t)＝τdi(t)；当网络受到DOS攻击时，通信链路阻塞，则信息传输时延为
Figure GDA0003680849990000093
Figure GDA0003680849990000094
表示攻击时长的集合。由于攻击者能量有限，因此
Figure GDA0003680849990000095
是有界的，因此信息传输时延Ti(t)(t∈[tki,tki+1))是有界的。则在t∈[tks,tks+1)时间内，主机械臂接收到的从端机械臂传输过来位置信息和速度信息分别为qs(tks-Ts(t))、
Figure GDA0003680849990000096
在t∈[tkm,tkm+1)时间内，从机械臂接收到的主端机械臂传输过来的位置信息和速度信息分别为qm(tkm-Tm(t))、
Figure GDA0003680849990000097
其中tks表示从机械臂的第k次触发时刻，tks+1表示从机械臂的第k+1 次触发时刻，Ts(t)表示从机械臂的信息传输时延，tkm表示主机械臂的第k次触发时刻，tkm+1表示主机械臂的第k+1次触发时刻，Tm(t)表示主机械臂的信息传输时延。
利用主端机械臂接收到的从端机械臂位置、速度信息以及主端机械臂的位置、速度信息来辨识主端机械臂不确定参数，利用从端机械臂接收到的主端机械臂的位置、速度信息以及从端机械臂的位置、速度信息来辨识从端机械臂不确定参数，具体如下：
Figure GDA0003680849990000101
Figure GDA0003680849990000102
Figure GDA0003680849990000103
Figure GDA0003680849990000104
其中，i＝m,s，
Figure GDA0003680849990000105
表示对机械臂常量参数θi的估计值且
Figure GDA0003680849990000106
即
Figure GDA0003680849990000107
表示主机械臂的自适应律，
Figure GDA0003680849990000108
表示从机械臂的自适应律，Γ为正定对角常数矩阵，
Figure GDA0003680849990000109
表示主机械臂的动力学回归矩阵的转置，sm(t)表示辅助变量且
Figure GDA00036808499900001010
常数λ>0，wm(t)表示辅助变量，
Figure GDA00036808499900001011
表示辅助变量wm(t)的自适应律，Ym(t) 表示主机械臂的动力学回归矩阵且
Figure GDA00036808499900001012
Figure GDA00036808499900001013
表示主机械臂的不确定参数的误差，υm(t)表示
Figure GDA00036808499900001014
的低通滤波信号，Ys T(t)表示从机械臂的动力学回归矩阵的转置，ss(t)表示辅助变量且
Figure GDA00036808499900001015
ws(t)表示辅助变量，
Figure GDA00036808499900001016
表示辅助变量ws(t)的自适应律，Ys(t)表示从机械臂的动力学回归矩阵且
Figure GDA00036808499900001017
Figure GDA00036808499900001018
表示从机械臂的不确定参数的误差，υs(t)表示YsT(t)Ys(t)的低通滤波信号，
Figure GDA00036808499900001019
ξi、
Figure GDA00036808499900001020
ι、ω都是正常数，τi是需要设计的机械臂力矩，
Figure GDA00036808499900001021
Yi T(ζ)表示机械臂的动力学回归矩阵的转置，Yi(ζ)表示机械臂的动力学回归矩阵，κ、δ均是正常数。当υi(t)≥δI(I表示单位矩阵)时，主端机械臂参数估计误差
Figure GDA00036808499900001022
和从端机械臂参数估计误差
Figure GDA00036808499900001023
能够在时间
Figure GDA00036808499900001024
内收敛到原点的邻域
Figure GDA0003680849990000111
其中t0表示初始时刻。可以根据遥操作系统的需求，选取合适的参数
Figure GDA0003680849990000112
κ,δ来调节参数辨识的收敛时间Td，从而获得满意的暂态性能。
步骤3、分别给主端和从端机械臂设计事件触发器，使得主、从端可以根据当前的主、从机械臂的速度以及二者的位置误差决定是否发送数据，实现了按需发送数据，从而降低了数据在通信网络上被攻击的概率，并且可以抵御主从机械臂之间可能发生的DOS攻击。
具体如下：
考虑双边通信时变时延，主、从端机械臂的事件触发器设计如下：
fi(t)＝ki||φi(t)||+||εi(t)||-(μki-1)||si(t)||-di||γi(t)||
其中，i＝m,s，di＝1时表示机械臂受到DOS攻击，di＝0时表示机械臂未受到DOS攻击；常数ki>0，常数1>μ>0；
Figure GDA0003680849990000113
Figure GDA0003680849990000114
φi(t)＝si(tki)-si(t)，
Figure GDA0003680849990000115
当fi(t)>0(i＝m,s)时，事件触发器被触发，发送数据；否则，不发送数据，从而实现了按需发送数据，降低了数据发送频率，降低了DOS攻击的效率。
步骤4、考虑通信时变时延，基于事件触发通信机制，设计主、从机械臂的力矩，使得遥操作系统在受到DOS攻击时，主从机械臂的位置误差仍能够收敛到0，各自的速度收敛到0，从而实现遥操作系统的双边控制。这样，通过设计双边控制器使得主端机械臂与从端机械臂位置一致，各自的速度为0。
主端机械臂力矩为：
Figure GDA0003680849990000116
其中，km>0,bm>0，
Figure GDA0003680849990000121
fh表示操作者对主端机械臂施加的力。
从端机械臂力矩为：
Figure GDA0003680849990000122
其中，ks>0,bs>0，
Figure GDA0003680849990000123
fe表示从端机械臂受到的环境作用力。在主端机械臂力矩与从端机械臂力矩作用下，遥操作系统能够实现安全控制，并具有满足需要的暂态性能。
其中参数选取：
m1＝m2＝1.6kg，l1＝l2＝1.45m，g＝10m/s，km＝ks＝40，bm＝bs＝0.1，
Figure GDA0003680849990000124
遥操作系统的主从机械臂的初始位置分别设置为：qm＝[-2,1.8]，qs＝[2,-1]；初始速度分别设置为
Figure GDA0003680849990000125
对遥操作系统进行检测，结果如图2至图6所示。其中如图2 所示，当遥操作系统受到DOS攻击时，双边遥操作系统的主、从机械臂位置状态能快速实现同步。如图3所示，当遥操作系统受到DOS 攻击时，双边遥操作系统的主、从机械臂速度状态能快速实现同步。如图4所示，遥操作系统从机械臂参数估计误差。如图5所示，遥操作系统遭受的DOS攻击。如图6所示，遥操作系统主、从端触发时刻。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内，因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (4)

1.一种处理DOS攻击下的遥操作系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、在主、从机械臂端，分别利用各自的测量信息以及接收到彼此的位置信息，构建参数辨识规律，使得激励信号不满足持续激励条件时，也能获得理想的参数估计值，进一步通过调节估计器中的参数，获得符合遥操作系统要求的暂态性能；具体方法如下：
步骤101、在t∈[tks,tks+1)时间内，主机械臂接收到的从端机械臂传输过来的位置信息和速度信息分别为qs(tks-Ts(t))、
Figure FDA0003695037860000011
在t∈[tkm,tkm+1)时间内，从机械臂接收到的主端机械臂传输过来的位置信息和速度信息分别为qm(tkm-Tm(t))、
Figure FDA0003695037860000012
其中tks表示从机械臂的第k次触发时刻，tks+1表示从机械臂第k+1次触发时刻，Ts(t)表示从机械臂的信息传输时延，tkm表示主机械臂的第k次触发时刻，tkm+1表示主机械臂的第k+1次触发时刻，Tm(t)表示主机械臂的信息传输时延；
步骤102、根据以下公式，利用主机械臂接收到的从机械臂位置、速度信息以及主机械臂的位置、速度信息来辨识主机械臂不确定参数，利用从机械臂接收到的主机械臂的位置、速度信息以及从机械臂的位置、速度信息来辨识从机械臂不确定参数，
Figure FDA0003695037860000013
Figure FDA0003695037860000014
Figure FDA0003695037860000015
Figure FDA0003695037860000016
其中，
Figure FDA0003695037860000017
表示主机械臂的自适应律，Γ为正定对角常数矩阵，
Figure FDA0003695037860000021
表示主机械臂的动力学回归矩阵的转置，sm(t)表示辅助变量，wm(t)表示辅助变量，
Figure FDA0003695037860000022
表示辅助变量wm(t)的自适应律，Ym(t)表示主机械臂的动力学回归矩阵，
Figure FDA0003695037860000023
表示主机械臂的不确定参数的误差，υm(t)表示
Figure FDA0003695037860000024
的低通滤波信号，
Figure FDA0003695037860000025
表示从机械臂的自适应律，
Figure FDA0003695037860000026
表示从机械臂的动力学回归矩阵的转置，ss(t)表示辅助变量，ws(t)表示辅助变量，
Figure FDA0003695037860000027
表示辅助变量ws(t)的自适应律，Ys(t)表示从机械臂的动力学回归矩阵，
Figure FDA0003695037860000028
表示从机械臂的不确定参数的误差，υs(t)表示
Figure FDA0003695037860000029
的低通滤波信号，ξm、
Figure FDA00036950378600000217
ξs、
Figure FDA00036950378600000218
ι、ω为正常数；
S103、当υm(t)≥δI时，主机械臂参数估计误差
Figure FDA00036950378600000210
能够在时间
Figure FDA00036950378600000211
内收敛到原点的邻域
Figure FDA00036950378600000212
当υs(t)≥δI时，从机械臂参数估计误差
Figure FDA00036950378600000213
能够在时间
Figure FDA00036950378600000214
内收敛到原点的邻域
Figure FDA00036950378600000215
I表示单位矩阵；
S104、根据遥操作系统的需求，选取合适的参数
Figure FDA00036950378600000216
κ,δ来调节参数辨识的收敛时间Td，从而获得满意的暂态性能；
步骤2、在主、从机械臂端，分别设计事件触发器，使得主、从机械臂可以根据当前的主、从机械臂的速度以及二者的位置误差决定是否发送数据，实现了按需发送数据，从而降低了数据在通信网络上被攻击的概率，并且可以抵御主从机械臂之间可能发生的DOS攻击；
步骤3、考虑通信时变时延，基于事件触发通信机制，设计主、从机械臂的力矩，使得遥操作系统在受到DOS攻击时，主从机械臂的位置误差仍能够收敛到0，各自的速度收敛到0，从而实现遥操作系统的双边控制。
2.根据权利要求1所述一种处理DOS攻击下的遥操作系统的控制方法，其特征在于，所述步骤102中，根据下式计算sm(t)的值，
Figure FDA0003695037860000031
根据下式计算ss(t)的值，
Figure FDA0003695037860000032
根据下式计算
Figure FDA00036950378600000319
的值，
Figure FDA0003695037860000033
根据下式计算
Figure FDA00036950378600000318
的值，
Figure FDA0003695037860000034
根据下式计算Ym(t)的值，
Figure FDA0003695037860000035
根据下式计算Ys(t)的值，
Figure FDA0003695037860000036
根据下式计算
Figure FDA00036950378600000316
的值，
Figure FDA0003695037860000037
根据下式计算
Figure FDA00036950378600000317
的值，
Figure FDA0003695037860000038
根据下式计算υm(t)的值，
Figure FDA0003695037860000039
根据下式计算υs(t)的值，
Figure FDA00036950378600000310
根据下式计算ξm的值，
Figure FDA00036950378600000311
根据下式计算ξs的值，
Figure FDA00036950378600000312
其中，
Figure FDA00036950378600000313
表示主机械臂的关节角速度，qm(t)表示主机械臂的关节角位置，
Figure FDA00036950378600000314
表示从机械臂的关节角速度，qs(t)表示从机械臂的关节角位置，λ为常数且λ>0，θm(t)表示主机械臂的常量参数，
Figure FDA00036950378600000315
表示对主机械臂常量参数θm(t)的估量值，θs(t)表示从机械臂的常量参数，
Figure FDA0003695037860000043
表示对从机械臂常量参数θs(t)的估量值，τm表示需要设计的主机械臂力矩，τs表示需要设计的从机械臂力矩，
Figure FDA0003695037860000044
表示主机械臂的动力学回归矩阵的转置，Ym(ζ)表示主机械臂的动力学回归矩阵，Ys T(ζ)表示从机械臂的动力学回归矩阵的转置，Ys(ζ)表示从机械臂的动力学回归矩阵，κ、δ均是正常数。
3.根据权利要求2所述一种处理DOS攻击下的遥操作系统的控制方法，其特征在于，所述步骤2的具体方法如下：
S201、考虑双边通信时变时延，主、从机械臂的事件触发器设计如下：
fm(t)＝km||φm(t)||+||εm(t)||-(μkm-1)||sm(t)||-dm||γm(t)||
fs(t)＝ks||φs(t)||+||εs(t)||-(μks-1)||ss(t)||-ds|γs(t)||
其中，km为常数且km>0，ks为常数且ks>0，μ为常数且1>μ>0，dm表示主机械臂的状态，ds表示从机械臂的状态；根据下式计算φm(t)的值，φm(t)＝sm(tkm)-sm(t)；
根据下式计算φs(t)的值，φs(t)＝ss(tks)-ss(t)；
根据下式计算εm(t)的值，
Figure FDA0003695037860000041
根据下式计算εs(t)的值，
Figure FDA0003695037860000042
根据下式计算γm(t)的值，
Figure FDA0003695037860000045
根据下式计算γs(t)的值，
Figure FDA0003695037860000046
i＝m,s，
Figure FDA0003695037860000047
表示对机械臂常量参数θi的估计值，Ym(t)表示主机械臂的动力学回归矩阵，Ys(t)表示从机械臂的动力学回归矩阵，
Figure FDA0003695037860000048
表示t∈[tki,tki+1)时DOS攻击者发起第n次攻击开始的时刻；
S202、当fi(t)>0(i＝m,s)时，事件触发器被触发，发送数据；否则，不发送数据，从而实现了按需发送数据，降低了数据发送频率，降低了DOS攻击的效率。
4.根据权利要求3所述一种处理DOS攻击下的遥操作系统的控制方法，其特征在于，所述步骤3中，设计主机械臂、从端机械臂的力矩，使得主端机械与从端机械臂位置一致，各自的速度为0，主机械臂的力矩为：
Figure FDA0003695037860000051
其中，km>0,bm>0，
Figure FDA0003695037860000054
表示主机械臂位置误差的导数，fh表示操作者对主端机械臂施加的力；
从机械臂的力矩为：
Figure FDA0003695037860000052
其中，ks>0,bs>0，
Figure FDA0003695037860000053
表示从机械臂位置误差的导数，fe表示从端机械臂受到的环境作用力。
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