一种随机欺骗攻击下的网络化系统主动容错控制方法技术方案

本发明专利技术公开一种随机欺骗攻击下的网络化系统主动容错控制方法，属于网络化系统领域。研究了一类具有布朗参数摄动、部分解耦未知输入和意外故障信号的离散网络化系统的故障估计与容错控制协同设计问题，在考虑随机发生的欺骗攻击现象的同时，引入了一种普遍考虑的随机布朗参数摄动，通过结合增广系统方法、未知输入观测器、优化算法以及基于观测器的控制和信号补偿，以实现状态和故障的同时估计。然后利用已知的故障重构信息构造了基于观测器的集成容错控制器，降低故障信号与随机扰动因素影响的同时，也增强闭环动态系统的稳定性和鲁棒性。最后,通过机电伺服系统的仿真研究和算例验证了所提容错控制技术的有效性。例验证了所提容错控制技术的有效性。例验证了所提容错控制技术的有效性。

【技术实现步骤摘要】
一种随机欺骗攻击下的网络化系统主动容错控制方法


[0001]本专利技术涉及一种随机欺骗攻击下的网络化系统主动容错控制方法，属于网络化系统领域。

技术介绍

[0002]近年来计算机网络技术的高速发展和物联网的广泛应用为工业控制系统的数字化与智能化注入推进力，区别于传统控制系统中点对点的通讯方式，网络化系统是一种由通讯网络和被控对象在网络空间中深度融合而形成的闭环反馈控制系统。与传统的控制系统相比，其具有造价低廉、结构灵活、维护方便等优点，有利于实现资源共享，易于安装与维护，便于远程操作。因此，网络化系统被广泛应用于智能电网、远程医疗、航空航天等关键领域。
[0003]然而网络化系统中的传感器、控制器、执行器以及被控对象等主要单元部件一般采用离散分布方式，且通过数字网络实现远程的信息交互，通讯网络的引入在增加系统灵活性和扩展便捷性的同时，也给系统的分析与设计带来了新的挑战，例如由于通信资源和网络容量的限制，使得数据在网络中的传输可靠性受到影响，导致时间延迟、数据无序、信道约束等问题的出现，为控制系统的分析和综合增添障碍。这些网络诱导的不利因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种随机欺骗攻击下的网络化系统主动容错控制方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：构建存在随机布朗运动的线性离散网络化系统模型，对系统的状态向量系统的输入向量系统的可测量输出向量和可能存在的故障信号进行初步建模；步骤二：构造增广状态向量以及时获得系统状态与故障信号的估计值，将所述步骤一构建的网络化系统转化为增广系统模型；步骤三：针对所述增广系统模型构造未知输入观测器，以减弱未知输入项对增广状态估计的干扰，基于所述未知输入观测器得到所述增广状态向量的估计值步骤四：基于所述增广状态向量的估计值构造基于状态反馈的容错控制律，并求解给出动态估计误差步骤五：将新的容错控制律代入原系统，结合所述动态估计误差构造新的闭环系统，并给出设计参数；步骤六：若所述设计参数使新系统均方指数有界且满足鲁棒性，则结束系统设计；否则，重复所述步骤五和步骤六。2.根据权利要求1所述的随机欺骗攻击下的网络化系统主动容错控制方法，其特征在于，所述步骤一构建的存在随机布朗运动的线性离散网络化系统数学模型如下所示：其中，表示为系统的状态向量，为输入向量，表示为系统的可测量输出向量；表示可能存在的执行器或传感器故障信号；为满足范数有界的未知输入向量，由外部扰动或建模误差导致；表示为随机布朗噪声信号的未知输入不确定部分；表示为定义在概率空间上的布朗运动，E{
·
}表示为求取随机变量的期望值，ω(k)满足以下条件：E[ω(k)]＝0，E[ω2(k)]＝0，E[ω
i
(k)ω
j
(k)]＝0(i≠j)；(k)]＝0(i≠j)；和均为已知维数的常数矩阵；此外，d1(k)是可解耦的扰动部分，d2(k)是无法解耦的扰动部分，B和均为列满秩的，d1,d2表示扰动变量两部分的维数，n为系统状态向量的维数，m为输入向量的维数，p为可测测量输出的维数，q为布朗噪声信号的维数，l为布朗噪声中未知输入不确定的维数，d为未知输入向量的维数，f为故障信号的维数，d1为未知输入解耦部分向量的维数，d2为未知输入无法解耦部分向量的维数，表示为欧氏空间下的实数域。3.根据权利要求2所述的随机欺骗攻击下的网络化系统主动容错控制方法，其特征在于，当f(k)为执行器故障时，即f(k)＝f
a
(k)，E＝B，D＝0
p
×
f
；当f(k)为传感器故障时，即f(k)
＝f
s
(k)，E＝0
n
×
f
，D＝I
p
；当f(k)为执行器和传感器故障时，即E＝[E
a E
s
]，D＝[D
a D
s
]；其中，E
a
和D
a
表示执行器故障的分布系数矩阵，E
s
和D
s
表示传感器故障的分布系数矩阵。4.根据权利要求2所述的随机欺骗攻击下的网络化系统主动容错控制方法，其特征在于，所述方法假设：被控对象与故障估计器之间的信号传输是通过网络通道来实现，网络攻击现象在网络信息交互过程中的影响势必导致损失一定量的观测器输入数据；因而，这里设定处在远端的故障观测器单元接受到的信号为：式中，v(k)表示恶意攻击者发送的攻击信号，针对网络攻击的未知性和不连续性，采用满足Bernoulli二进制随机序列分布的变量β(k)来表示输出信号在网络通道中可能遭遇到的随机网络攻击现象；当β(k)＝0时，表明系统中没有发生网络攻击情况，而当β(k)＝1时，表明通信信道中遭遇了网络攻击现象；遇了网络攻击现象；其中，为随机网络攻击的标量参数。5.根据权利要求2所述的随机欺骗攻击下的网络化系统主动容错控制方法，其特征在于，所述步骤二包括：构造一个新的增广状态向量，令构造一个新的增广状态向量，令由此系统(1)转化为如下形式：其中:其中:其中:其中:I为单位矩阵；通过构造合适的观测...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜顺，潘腾，潘丰，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：