Control predictivo de un modelo robusto no lineal activado por un evento de rechazo de perturbaciones para un...

Área de la Ciencia:

• Robótica y sistemas de control
• Ingeniería marina
• Ciberseguridad en sistemas autónomos

Sus antecedentes:

• Los vehículos de superficie no tripulados (USV) de baja actualización enfrentan desafíos con la navegación precisa debido a las entradas de control limitadas.
• Los ataques de denegación de servicio (DoS) representan una amenaza significativa para la integridad operativa y el rendimiento de los sistemas marinos autónomos.
• La falta de mediciones precisas de velocidad complica la implementación de estrategias de control efectivas para los USV.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un método de control avanzado para los USV que pueda rechazar las perturbaciones y mantener un seguimiento de alta precisión.
• Para abordar las vulnerabilidades de los USV a los ataques de DoS mediante la incorporación de un mecanismo de defensa robusto.
• Mejorar la eficiencia computacional del sistema de control a través de un enfoque desencadenado por eventos.

Principales métodos:

• Se diseñó una estrategia de control predictivo de modelo no lineal desencadenado por evento de rechazo de perturbación (DR-ETNMPC) para USVs infraactuados.
• Se utilizó un observador de estado extendido no lineal (NESO) para estimar velocidades desconocidas y perturbaciones agrupadas.
• Se integró un mecanismo desencadenado por eventos y un mecanismo de defensa contra ataques de DoS para optimizar el cálculo y garantizar la seguridad.

Principales resultados:

• El método DR-ETNMPC propuesto demostró un rechazo eficaz de las perturbaciones y un seguimiento preciso de la trayectoria de los USV.
• El sistema mantuvo un control de alto rendimiento incluso bajo ataques simulados de DoS, mostrando resistencia.
• Se observaron mejoras significativas en la eficiencia computacional debido a la implementación desencadenada por eventos.

Conclusiones:

• El método DR-ETNMPC desarrollado ofrece una solución robusta y eficiente para el control de USVs con baja actualización en entornos difíciles.
• La integración de NESO y el desencadenamiento de eventos mejora la precisión del control y reduce la carga computacional.
• El mecanismo de defensa contra ataques de DoS garantiza un funcionamiento confiable y un rendimiento de seguimiento de alta precisión bajo amenazas cibernéticas.