本发明专利技术涉及远程控制技术。本发明专利技术安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法，包括控制预测生成器、网络延迟补偿器、观测器、事件触发器1、事件触发器2、安全发送器1、安全发送器2、安全接收器1、安全接收器2、缓存器1、缓存器2和被控对象。安全发送器1接收满足了事件触发器1触发条件的控制预测序列数据，对进行加密后传输给安全接收器1。通过网络延迟补偿器对网络传输时延进行补偿后，安全发送器2接收满足了事件触发器2触发条件的状态预估值数据并对其进行加密后传输给安全接收器2。本发明专利技术通过加密算法和IP地址比对机制来保障安全，同时通过事件驱动机制中的事件触发条件来减少需要通过网络传输的数据总量，提升系统的实时性和安全性。全性。全性。
【技术实现步骤摘要】
一种安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法
[0001]本专利技术涉及远程控制
，特别涉及通过网络进行控制的技术，具体涉及一种安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法。
技术介绍
[0002]网络化控制系统可以广泛应用于各种各样的现代控制场景，如交通管理，机器人控制，远程手术，无人机，移动传感器网络，远程控制等。
[0003]实时性和安全性是网络化控制系统最重要的性能要求，即要求被控对象可以实时获得控制信号，并且所获得的控制信号必须确保安全性。
[0004]为了提升网络化控制系统的实时性和安全性，文献【Design,Analysis and Real
‑
time Implementation of Networked Predictive Control Systems[J].Zidonghua Xuebao/Acta Automatica Sinica,2013,39(11):1769
–
1777.】首次提出了网络化预测控制方法，其主要思想就是通过过去的系统状态量来预测未来的系统控制信号。后来很多学者在该控制方法基础上的研究，主要针对网络化控制系统中的不确定时延问题和网络堵塞问题，如文献【Sun X M,Liu K Z,Wen C,et al.Predictive control of nonlinear continuous networked control systems with large time
‑
varying transmission delays and transmission protocols[J].Automatica,2016,64:76
‑
85.】和文献【Yang H,Xu Y,Xia Y,et al.Networked Predictive Control for Nonlinear Systems With Arbitrary Region Quantizers[J].IEEE Transactions on Cybernetics,2017:1
‑
12.】。
[0005]文献【Pang Z H,Liu G P.Design and Implementation of Secure Networked Predictive Control Systems Under Deception Attacks[J].IEEE Transactions on Control Systems Technology,2012,20(5):1334
‑
1342.】对网络化预测控制系统中的安全问题进行了进一步的研究。但在实际应用中为了安全性所采取的加密措施有可能进一步造成网络堵塞，同时降低整个网络化预测控制系统的性能，甚至导致系统的不稳定。
技术实现思路
[0006]本专利技术的主要目的在于提供一种安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法，以解决现有技术中安全加密措施可能导致网络化预测控制系统出现网络堵塞现象，降低网络化预测控制系统实时性和安全性的问题，提升系统的实时性和安全性，确保系统稳定性。
[0007]为了实现上述目的，根据本专利技术具体实施方式的一个方面，提供了一种安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008]控制预测生成器根据t时刻的输入信号u(t)和t
‑
τ
oc
时刻的状态预估值数据生成t时刻的控制预测序列U(t)，τ
oc
为网络后向通道延时；
[0009]控制预测序列U(t)经过事件触发器1处理后得到控制预测序列数据U'(t)，控制预测序列数据U'(t)经过安全发送器1加密后通过网络传输到安全接收器1；
[0010]安全接收器1通过IP地址比对，确认安全性后对数据进行解密处理，得到t+τ
ca
时刻
的控制预测序列数据U'(t+τ
ca
)，τ
ca
为网络前向通道延迟；
[0011]网络延迟补偿器对控制预测序列数据U'(t+τ
ca
)进行延时补偿，并从中筛选出t时刻的控制信号u'(t)传递给被控对象；
[0012]被控对象执行控制信号u'(t)后的输出值y(t)被观测器获得，并由此得到t时刻的状态预估值
[0013]缓存器2缓存状态预估值中的IP地址，状态预估值通过事件触发器2处理后得到t时刻的状态预估值数据状态预估值数据经过安全发送器2加密后通过网络传输到安全接收器2；
[0014]安全接收器2通过IP地址比对，确认安全性后对数据进行解密处理，再将解密后的数据传输给控制预测生成器，用于下一步的控制预测序列的生成。
[0015]进一步的，安全发送器1和安全发送器2信号处理流程相同。
[0016]具体的，所述信号处理流程包括：
[0017]对接收信号进行打包，得到打包数据D
A
，所述接收信号包括数据D和IP地址；
[0018]复制所述打包数据D
A
后对副本进行一次加密，得到加密数据D
AE
；
[0019]再将打包数据D
A
和加密数据D
AE
进行打包得到数据包D
IA
；
[0020]对数据包D
IA
进行二次加密，得到加密数据D
ICA
；
[0021]将加密数据D
ICA
通过网络进行传输。
[0022]具体的，所述一次加密采用SHA
‑
2加密算法进行加密处理。
[0023]具体的，所述二次加密采用AES加密算法进行加密处理。
[0024]进一步的，安全接收器1和安全接收器2信号处理流程相同。
[0025]具体的，所述信号处理流程包括：
[0026]通过网络接收二次加密数据D
ICA
，对二次加密数据D
ICA
采用AES解密后得到数据包D
IA
；
[0027]将数据包D
IA
中的数据包D
A
进行加密后得到数据包D
AE
'，将数据包D
AE
'与从数据包D
IA
中获取的加密数据D
AE
进行比较，如果两者不同，则系统拒绝；否则，将数据包D
A
再进行拆分得到数据D和IP地址；
[0028]将得到的IP地址与从缓存器中获得的IP地址进行比较，如果两者不同，则系统拒绝；否则，认为该数据D即为可信任的数据D
S
。
[0029]进一步的，所述控制预测生成器控制律满足下列表达式：
[0030][0031]其中，u(t|t
‑
τ
oc
)为系统根据本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法，其特征在于，包括以下步骤：控制预测生成器根据t时刻的输入信号u(t)和t
‑
τ
oc
时刻的状态预估值数据生成t时刻的控制预测序列U(t)，τ
oc
为网络后向通道延时；控制预测序列U(t)经过事件触发器1处理后得到控制预测序列数据U'(t)，控制预测序列数据U'(t)经过安全发送器1加密后通过网络传输到安全接收器1；安全接收器1通过IP地址比对，确认安全性后对数据进行解密处理，得到t+τ
ca
时刻的控制预测序列数据U'(t+τ
ca
)，τ
ca
为网络前向通道延迟；网络延迟补偿器对控制预测序列数据U'(t+τ
ca
)进行延时补偿，并从中筛选出t时刻的控制信号u'(t)传递给被控对象；被控对象执行控制信号u'(t)后的输出值y(t)被观测器获得，并由此得到t时刻的状态预估值缓存器2缓存状态预估值中的IP地址，状态预估值通过事件触发器2处理后得到t时刻的状态预估值数据状态预估值数据经过安全发送器2加密后通过网络传输到安全接收器2；安全接收器2通过IP地址比对，确认安全性后对数据进行解密处理，再将解密后的数据传输给控制预测生成器，用于下一步的控制预测序列的生成。2.根据权利要求1所述的一种安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法，其特征在于，安全发送器1和安全发送器2信号处理流程相同。3.根据权利要求2所述的一种安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法，其特征在于，所述信号处理流程包括：对接收信号进行打包，得到打包数据D
A
，所述接收信号包括数据D和IP地址；复制所述打包数据D
A
后对副本进行一次加密，得到加密数据D
AE
；再将打包数据D
A
和加密数据D
AE
进行打包得到数据包D
IA
；对数据包D
IA
进行二次加密，得到加密数据D
ICA
；将加密数据D
ICA
通过网络进行传输。4.根据权利要求3所述的一种安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法，其特征在于，所述一次加密采用SHA
‑
2加密算法进行加密处理。5.根据权利要求3所述的一种安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法，其特征在于，所述二次加密采用AES加密算法进行加密处理。6.根据权利要求5所述的一种安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法，其特征在于，安全接收器1和安全接收器2信号处理流程相同。7.根据权利要求6所述的一种安全的事件驱动网络化预测控制系统控制方法，其特征在于，所述信号处理流程包括：通过网络接收二次加密数据D
ICA
，对二次加密数据D
ICA
采用AES解密后得到数据包D
IA
；...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘霞，项彪，杨勇，
申请(专利权)人：西华大学，
类型：发明
国别省市：
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