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工业信息物理系统(Industrial Cyber-Physical Systems,ICPS)是一个集通信、计算和控制为一体的多维度智能系统。集成了工业无线传感器网络(Industrial Wireless Sensor Networks,IWSNs)的ICPS,具有资源共享、灵活性、强延展性和低维护成本等优点的同时,也具有易干扰和易攻击等缺点严重威胁了ICPS的稳定性和安全性。实现网络攻击下的ICPS的建模分析、攻击检测和补偿控制是保证系统稳定、安全运行的重点和难点。因此,本文在控制和攻击检测方面对DoS攻击下的ICPS进行优化,从实现DoS攻击下ICPS的安全性、降低攻击对系统稳定的影响出发,完成了以下内容的研究工作:(1)研究DoS攻击下基于IWSN的ICPS的建模问题。为理解和分析ICPS的动态行为,基于反馈控制理论对工业无线传感器网络下的ICPS进行建模;使用改进的伯努利模型对DoS攻击进行建模,从控制角度分析DoS攻击对整个信息物理系统的影响,以便制定相应的优化控制策略。建立统一的模型对DoS攻击下ICPS的研究和分析提供了理论基础和实践意义。(2)研究DoS攻击下基于周期性事件触发机制的ICPS的跟踪控制。为减小工业无线传感器网络的通信量、减轻网络带宽压力,设计周期性事件触发机制在减轻网络带宽压力的同时保证系统的稳定性;为实现一定性能指标下工业信息物理系统的稳定控制并使得系统摆脱平衡状态的限制,设计状态估计器和跟踪调节器,结合得到基于跟踪调节器的LQG控制器实现对ICPS的跟踪控制。(3)研究针对ICPS中DoS攻击的攻击检测方案和补偿策略。为检测系统中的DoS攻击,采用卡尔曼滤波和?~2检测器相结合的检测方案。卡尔曼滤波器在滤除环境噪声的同时计算出测量残差,?~2检测器对测量残差进行标准化处理后得到检测值,通过训练选定等差率下的检测阈值,再结合制定的攻击检测判决规则即可判断系统是否正在遭受DoS攻击。在检测器检测到攻击后,为减小攻击时刻的测量值对控制器的影响,设计多步状态预估补偿策略,从而在一定程度内减小DoS攻击对系统稳定性的影响。为证明在控制和攻击检测方面针对DoS攻击下的ICPS所制定优化控策略的有效性,选择球杆网络化控制系统作为ICPS的被控对象,通过Simulink/TrueTime平台对基于无线传感器网络的ICPS进行仿真实验。仿真结果表明:1)基于伯努利模型的DoS攻击模型能够成功干扰反馈控制模型下的工业信息物理系统;2)卡尔曼滤波器能够有效地抑制ICPS中的环境噪声;基于分离定律,结合了卡尔曼滤波器和跟踪调节器的LGQ控制器能够实现一定性能指标下ICPS的跟踪控制;周期性事件触发机制能够实现在减轻通信带宽压力的同时不影响系统的稳定性;3)卡尔曼滤波器和卡方检测器相结合的检测方案有效,并且相较于基于欧几里得检测器的检测方案能够较好地检测DoS攻击;在检测到攻击后,多步状态预估补偿策略能够在一定程度内减小攻击对系统的影响。