【摘 要】
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近几年,由于信息化技术、数字技术、控制技术以及通信工程和计算机科学飞速发展和融合,必然导致网络化控制系统(Networked control systems,NCSs)成为人工智能自动化发展的趋势,被广泛的应用在现代化的控制领域中,如电网和电力系统,智能交通运输系统,健康医疗和化工生产等系统。虽然网络控制系统具有较高的灵活性,较低的成本以及资源可以共享等诸多独特的优点,但同时因为网络控制的规模变大
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近几年,由于信息化技术、数字技术、控制技术以及通信工程和计算机科学飞速发展和融合,必然导致网络化控制系统(Networked control systems,NCSs)成为人工智能自动化发展的趋势,被广泛的应用在现代化的控制领域中,如电网和电力系统,智能交通运输系统,健康医疗和化工生产等系统。虽然网络控制系统具有较高的灵活性,较低的成本以及资源可以共享等诸多独特的优点,但同时因为网络控制的规模变大,节点数目变多,突发的故障干扰以及网络的开放性等因素引发了一些不容忽视的新问题,其中网络攻击导致的安全控制问题已经成为了新的关注热点。那么在网络化控制系统中遇到比较频繁的拒绝服务(Denial of service,DoS)攻击,其攻击效果特别严重,是一种资源耗竭型的攻击,因而网络服务的质量会遭受到严重的影响。在实际的生产工程中,许多系统的状态是不能直接或者不容易测量的,那么可以利用状态观测器对系统的状态进行估计。同时在网络控制系统中,传统的传输方式即时间触发方式难免会造成网络资源不必要的浪费,那么为了节省带宽加大网络资源的使用率引入了事件触发机制,能够实现按需分配。基于以上的分析,本文研究拒绝服务攻击下网络化控制系统的状态估计和故障检测,具体来说包括以下内容:首先,考虑网络化控制系统遭受周期的拒绝服务干扰攻击的影响,对攻击信号加以限制并进行建模,利用切换观测器的方法构建基于观测器的弹性事件触发控制方案,利用时变的分段李雅普诺夫函数的方法以及自由加权矩阵的理论对系统进行指数稳定分析,并联合设计观测器和弹性事件触发控制器。其次,针对网络化控制系统遭受周期未知的拒绝服务干扰攻击的影响,对攻击信号进行建模并作出一些假设和限制,采用基于输出的事件触发机制分析系统的稳定性,利用线性矩阵不等式技术得出控制器存在的充分条件,在此条件的基础上得出状态观测器增益矩阵、基于输出的事件触发参数和弹性控制器的联合设计方法。最后,研究遭受外界扰动、故障信号和拒绝服务攻击影响的线性随机系统故障检测滤波器设计问题。引入一种新的弹性事件触发机制使系统能够抵抗拒绝服务攻击影响的同时节省带宽等网络资源,然后构建故障检测残差模型,并且对此模型进行稳定性和H_∞性能分析,通过线性矩阵不等式技术联合设计弹性事件触发机制和H_∞故障检测滤波器。
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