拒绝服务攻击下直流微电网的攻击容忍控制方法技术

拒绝服务攻击下直流微电网的攻击容忍控制方法，包括：建立在DoS攻击下的直流微电网控制系统模型，所述直流微电网包括Q个恒功率负载系统和一个储能系统；获取使所述直流微电网控制系统模型稳定运行的条件；求解注入电流控制器增益矩阵，确定注入电流控制器增益；以及构建注入电流控制器，并根据所述控制器对所述直流微电网进行控制。本申请在可能出现DoS攻击的情况下，保证系统能安全、平稳的运行。平稳的运行。平稳的运行。

【技术实现步骤摘要】
拒绝服务攻击下直流微电网的攻击容忍控制方法


[0001]本专利技术属于电力系统控制器设计
，特别涉及一种拒绝服务攻击下直流微电网的攻击容忍控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着用户对供电可靠性以及电能质量的关注度不断提高，直流微电网系统的研究和发展得到了国内外学者的广泛关注。微电网内的各类分布式电源，如光伏电池、风力发电机和燃料电池等产生的电能大部分为直流电(或者非工频交流电)；并且常用的电器设备，如个人电脑、电动汽车、手机和变空调等本质上也都需要通过适配器转变成直流电驱动。因此，如果微电网以直流作为电能的传输形式，将省去部分交直流变换装置，减少成本、降低损耗。直流微电网中，多种电力电子变流器通过不同的控制方式连接在直流母线上以实现母线电压的稳定。其中有一类功率变流器表现为恒功率特征，呈现负阻抗和非线性特性，对直流微电网的稳定性产生不利影响。因此，对恒功率负载的失稳效应最小化是有效控制直流微电网的必要条件，为此需要对控制功率缓冲器进行设计来稳定直流微电网。
[0003]随着恒功率负载数量的增加，从每个恒功率负载到功率缓冲器的点对点通信是不经济的。因此，优选通过通信网络来控制大型分布式直流微电网。然而，随着网络的开放性越来越高，微电网系统更加容易遭受恶意的网络攻击，例如欺骗攻击和拒绝服务攻击(DoS攻击)等。拒绝服务攻击会占用通信通道，消耗网络带宽，导致正常的通信被阻断，这对直流微电网系统的正常运行造成极大的威胁，甚至使系统失稳。因此，如何在有攻击时保障系统稳定运行，设计有效的控制策略显得尤为重要。
[0004]现有技术中，如专利CN110277780A非线性直流微电网弹性控制方法，考虑了应对DoS攻击的直流微电网控制，但对于非线性项采用增广矩阵的方法进行处理，同时为了节省带宽资源而增加了事件触发机制，并且仅基于时不变李雅普诺夫分析技术得出系统模型稳定运行的条件，而无法适用于时变李雅普诺夫的条件，另外直接基于矩阵合同变换求得控制器增益矩阵，导致该专利最终实施时运算结构复杂、运算速度慢、效果并不理想。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对上述
技术介绍
中存在的问题，提出一种拒绝服务攻击下直流微电网的攻击容忍控制方法，包括如下步骤：
[0006]步骤S1，建立包括Q个恒功率负载系统和一个储能系统的直流微电网模型，并引入DoS攻击模型，建立在拒绝服务攻击下的直流微电网控制系统模型，该模型表示为：
[0007][0008]其中，
[0009][0010]表示系统的状态信号，是零初始状态，是非线性矩阵，A、B
es
、D是常数矩阵，K是待求解的控制增益矩阵；
[0011]步骤S2，获取使所述直流微电网控制系统模型稳定运行的条件，即直流微电网控制系统模型在攻击休眠/活跃切换点进行切换时必须满足的切换条件；
[0012]步骤S3，根据DoS攻击参数，通过建立线性矩阵不等式求解注入电流控制器增益矩阵，确定注入电流控制器增益；
[0013]步骤S4，根据计算得出的注入电流控制器增益、构建注入电流控制器，并根据所述控制器对所述直流微电网进行控制。
[0014]进一步地，步骤S1中，包括如下分步骤：
[0015]步骤S101，建立具有个恒功率负载系统和一个储能系统的直流微电网模型；
[0016]步骤S102，在所述直流微电网模型中引入DoS攻击模型；其中DoS攻击模型包括DoS信号，为一组占用有限通道阻断通信的能量有限的攻击信号，获得DoS攻击影响下的直流微电网模型的控制输入，得到考虑存在DoS攻击的直流微电网控制系统模型。
[0017]进一步地，步骤S2中，在DoS攻击下为保障直流微电网系统稳定需满足条件：
[0018][0019]Q
i2
≤η3‑
i
Q3‑
i,1
，
[0020]其中，
[0021][0022]正定矩阵Q
ij
为待求解矩阵，I为适当维数的单位矩阵，*是矩阵中与之对应的转置项，ε
ij
∈(0,+∞)，η
i
∈(0,+∞)为满足条件的任意常数，F为满足条件的适当维数的矩阵。
[0023]进一步地，步骤S3中，包括如下分步骤：
[0024]步骤S301，对给定的DoS攻击的参数μ
ik
(i,k＝1,2)，设定存在正定对称矩阵P
ij
(i,j＝1,2)和适当维数的矩阵F，构建使直流微电网控制系统模型正常运行的线性矩阵不等式；
[0025]步骤S302，根据线性矩阵不等式及使直流微电网控制系统模型稳定运行的切换条件，计算出待求矩阵P0；
[0026]步骤S303，计算出注入电流控制器增益矩阵
[0027]进一步地，步骤S301中，构建的使直流微电网控制系统模型正常运行的线性矩阵不等式包括：
[0028][0029][0030]Ψ
21k
＜0，
[0031][0032]P
11
≤η1P
22
,P
21
≤η2P
12
，
[0033]式中，
[0034]k＝{1,2}，ζ＝[I 0 0]，
[0035][0036][0037][0038][0039][0040]矩阵P0，均为待求解矩阵，η
i
(i＝1,2)，δ
i
(i＝1,2)，均为给定的正标量，I为适当维数的单位矩阵，*是矩阵中与之对应的转置项，且ζ
T
为ζ的转置项。
[0041]进一步地，步骤S4中，构建的注入电流控制器表示为：
[0042][0043]本申请针对现有的技术不足，提供了拒绝服务攻击下直流微电网的攻击容忍控制方法。该申请采用的以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术优势：考虑到安全控制问题而引入非周期性DoS攻击建立切换系统模型，保障系统在遇到攻击时仍能正常稳定运行；且所提出的控制方法可用于直流微电网系统，为系统在DoS攻击下的稳定性与可靠性提供
了一种安全的控制方法，具有一定的创新和使用价值。
附图说明
[0044]图1是本专利技术的直流微电网在拒绝服务攻击下的攻击容忍控制方法的一实施方式的流程图。
[0045]图2是本专利技术实施例中的直流微电网控制系统结构图。
[0046]图3是本专利技术实施例中的直流微电网的电路图。
具体实施方式
[0047]下面结合说明书附图对本专利技术的技术方案做进一步的详细说明。
[0048]由于恒功率负载呈现的负阻抗和非线性特性，对其失稳效应进行最小化是有效控制直流微电网的必要条件。为此，本专利技术提供了一种拒绝服务攻击下直流微电网的攻击容忍控制方法，首先，考虑系统安全，设计了一种非周期性DoS干扰下的通信方案，利用切换系统建模方法，建立了分段系统模型。其次，基于该模型，采用李雅普诺夫泛函本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.拒绝服务攻击下直流微电网的攻击容忍控制方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：步骤S1，建立包括Q个恒功率负载系统和一个储能系统的直流微电网模型，并引入DoS攻击模型，建立在拒绝服务攻击下的直流微电网控制系统模型，该模型表示为：其中，其中，表示系统的状态信号，是零初始状态，是非线性矩阵，A、B
es
、D是常数矩阵，K是待求解的控制增益矩阵；步骤S2，获取使所述直流微电网控制系统模型稳定运行的条件，即直流微电网控制系统模型在攻击休眠/活跃切换点进行切换时必须满足的切换条件；步骤S3，根据DoS攻击参数，通过建立线性矩阵不等式求解注入电流控制器增益矩阵，确定注入电流控制器增益；步骤S4，根据计算得出的注入电流控制器增益、构建注入电流控制器，并根据所述控制器对所述直流微电网进行控制。2.根据权利要求1所述的拒绝服务攻击下直流微电网的攻击容忍控制方法，其特征在于：步骤S1中，包括如下分步骤：步骤S101，建立具有个恒功率负载系统和一个储能系统的直流微电网模型；步骤S102，在所述直流微电网模型中引入DoS攻击模型；其中DoS攻击模型包括DoS信号，为一组占用有限通道阻断通信的能量有限的攻击信号，获得DoS攻击影响下的直流微电网模型的控制输入，得到考虑存在DoS攻击的直流微电网控制系统模型。3.根据权利要求1所述的拒绝服务攻击下直流微电网的攻击容忍控制方法，其特征在于：步骤S2中，在DoS攻击下为保障直流微电网系统稳定需满足条件：Q
i2
≤η3‑
i
Q3‑
i,1
，其中，正定矩阵Q
ij
为待求解矩阵，I为适当维数的单位矩阵，*是矩阵中与之对应的转置项，ε...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡松林，杨馥伊，岳东，陈小莉，解相朋，张怀品，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：