受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法及系统技术方案

本公开提供了一种受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法及系统，获取传感器受稀疏攻击的离散随机分布控制系统的参量数据；根据得到的参量数据，利用带有安全预选器的Luenberger权值观测器进行权值估计，得到系统权值估计向量；根据系统权值估计向量与预设参考权值向量的差值得到权值误差向量；根据权值误差向量、系统权值估计向量和控制器增益，得到离散随机分布控制系统的输入控制量，根据得到的输入控制量进行安全控制；本公开使得闭环系统更加稳定，并且实现了概率函数的有效跟踪。踪。踪。

【技术实现步骤摘要】
受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法及系统


[0001]本公开涉及网络安全
，特别涉及一种受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]随着网络技术的快速普及，越来越多的工业控制系统通过不同的、开放的公共网络进行连接，这增加了控制系统遭受网络攻击的风险。面对网络日趋复杂的结构和庞大的规模，特别是随着网络攻击和破坏行为的日益普遍和攻击工具的逐渐多样化，传统的网络安全防护及其研究已经不能满足网络发展的实际需求，迫切需要新的基础理论和研究方法。
[0004]迄今为止，已经出现了许多不同类型的攻击。例如欺骗攻击和拒绝服务(DoS)攻击，欺骗攻击是指攻击者通过数据注入或篡改传输信道中的信息以影响数据的完整性和正确性，其中欺骗攻击又包括虚假数据注入攻击和重放攻击，DoS攻击是指攻击者试图阻止传感器测量和控制输入的信息传输。最近，传感器受稀疏攻击的研究已引起了广泛的注意。稀疏攻击是指受攻击的传感器数量有限，其中传感器的测量值被稀疏攻击向量改变，从而偏离真实测量值。
[0005]另一方面，随机分布控制的主要目的是设计控制输入，使系统的输出概率密度函数(PDF，Probability Density Function)尽可能地跟踪一个期望的输出PDF。对于已往以均值和方差为控制目标的高斯随机系统，并不能满足大多数实际系统是非线性和不确定的情况。并且在对随机系统建模的过程中不可避免会受到人为因素的影响、随机噪声的干扰以及受到攻击的威胁和破坏。关于随机分布控制系统的研究成果，除了对一些控制算法的研究外，还发展了故障诊断(FD)、故障估计、故障隔离和容错控制(FTC)方法。
[0006]专利技术人发现，对受攻击的随机分布控制系统的建模、估计和控制，之前尚未有类似方案被提出；而且现有技术中对于受攻击的随机分布控制系统的权值估计和安全控制问题，尚缺乏有效的解决方案。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法及系统，使得闭环系统更加稳定，并且实现了概率函数的有效跟踪。
[0008]为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
[0009]本公开第一方面提供了一种受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法。
[0010]一种受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法，包括以下过程：
[0011]获取传感器受稀疏攻击的离散随机分布控制系统的参量数据；
[0012]根据得到的参量数据，利用带有安全预选器的Luenberger权值观测器进行权值估计，得到系统权值估计向量；
[0013]根据系统权值估计向量与预设参考权值向量的差值得到权值误差向量；
[0014]根据权值误差向量、系统权值估计向量和控制器增益，得到离散随机分布控制系统的输入控制量，根据得到的输入控制量进行安全控制。
[0015]进一步的，通过B样条逼近方法描述控制输入和输出的概率密度函数之间的动态关系，得到传感器受稀疏攻击的离散随机分布控制系统。
[0016]进一步的，建立安全权值估计可解的充分条件，在充分条件可解下，构建带有安全预选器的Luenberger权值观测器。
[0017]更进一步的，对于受s
‑
稀疏攻击的随机分布控制系统，满足如下条件：
[0018][0019]其中，s为受到攻击的传感器数量，q为传感器的总数量。
[0020]进一步的，根据权值误差向量、系统权值向量和控制器增益构建控制器，将控制器的输出量作为离散随机分布控制系统的输入控制量进行系统安全控制，以使得闭环系统的输出概率密度函数与期望的跟踪目标的差异在预设范围内。
[0021]更进一步的，控制器为：
[0022][0023]其中，和为基于线性矩阵不等式获取的控制器增益，为k时刻观测器的权值，T0＝t0I，t0>0表示样本区间，ξ(k)表示相关积分项，W(k
‑
1)表示k
‑
1时刻权值误差向量。
[0024]进一步的，在传感器遭受稀疏攻击后，利用排序方法和中间值算子，提取未受到攻击的信号，结合提取的未受攻击的信号进行带有安全预选器的Luenberger权值观测器的设计。
[0025]本公开第二方面提供了一种受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制系统。
[0026]一种受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制系统，包括：
[0027]数据获取模块，被配置为：获取传感器受稀疏攻击的离散随机分布控制系统的参量数据；
[0028]系统权值估计模块，被配置为：根据得到的参量数据，利用带有安全预选器的Luenberger权值观测器进行权值估计，得到系统权值估计向量；
[0029]权值误差向量计算模块，被配置为：根据系统权值估计向量与预设参考权值向量的差值得到权值误差向量；
[0030]安全控制模块，被配置为：根据权值误差向量、系统权值估计向量和控制器增益，得到离散随机分布控制系统的输入控制量，根据得到的输入控制量进行安全控制。
[0031]本公开第三方面提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第一方面所述的受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法中的步骤。
[0032]本公开第四方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并
可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第一方面所述的受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法中的步骤。
[0033]与现有技术相比，本公开的有益效果是：
[0034]本公开所述的方法、系统、介质或电子设备，在系统传感器遭受稀疏攻击后，通过利用排序方法和中间值算子，将“中间”未受到攻击的信号提取出来；通过带有安全预选器的Luenberger观测器进行系统的权值估计；根据所得到的权值估计值，设计增广的比例
‑
积分(PI)跟踪控制策略，通过寻找PI控制增益，使得闭环系统更加稳定，实现了概率函数的有效跟踪。
[0035]本公开附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
[0036]构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
[0037]图1为本公开实施例1提供的受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法的流程示意图。
[0038]图2为本公开实施例1提供的权值观测和控制器设计的流程示意图。
具体实施方式
[0039]下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
[0040]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法，其特征在于：包括以下过程：获取传感器受稀疏攻击的离散随机分布控制系统的参量数据；根据得到的参量数据，利用带有安全预选器的Luenberger权值观测器进行权值估计，得到系统权值估计向量；根据系统权值估计向量与预设参考权值向量的差值得到权值误差向量；根据权值误差向量、系统权值估计向量和控制器增益，得到离散随机分布控制系统的输入控制量，根据得到的输入控制量进行安全控制。2.如权利要求1所述的受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法，其特征在于：通过B样条逼近方法描述控制输入和输出的概率密度函数之间的动态关系，得到传感器受稀疏攻击的离散随机分布控制系统。3.如权利要求1所述的受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法，其特征在于：建立安全权值估计可解的充分条件，在充分条件可解下，构建带有安全预选器的Luenberger权值观测器。4.如权利要求3所述的受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法，其特征在于：对于受s
‑
稀疏攻击的随机分布控制系统，满足如下条件：其中s为受到攻击的传感器数量，q为传感器的总数量。5.如权利要求1所述的受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法，其特征在于：根据权重误差向量、系统权值向量和控制器增益构建控制器，将控制器的输出量作为离散随机分布控制系统的输入控制量进行系统安全控制，以使得闭环系统的输出概率密度函数与期望的跟踪目标的差异在预设范围内。6.如权利要求1所述的受攻击的离散随机分布控制系统的安全控制方法，其特征在于：控制器为：其中和为基于线性矩阵不等式获取的控制器...

【专利技术属性】
技术研发人员：任玉伟，伊晓云，亓利，
申请(专利权)人：山东师范大学，
类型：发明
国别省市：