拒绝服务攻击下信息物理系统事件触发广义预测控制

针对传感器到控制器通信信道上存在拒绝服务(DoS)攻击的信息物理系统的安全问题进行研究.首先,基于系统的定周期采样策略,设计了事件触发的通信策略,以减少通信资源的占用.同时,为降低DoS攻击给系统带来的不良影响,提出了一种基于预测控制的数据补偿方法,在控制器节点中,通过成功接收到的历史状态信息得到系统受攻击导致状态信息丢失情况下的状态预测值,并给出控制器反馈增益的表达式.随后,提出了事件触发预测控制下的系统闭环模型,分析了系统闭环稳定的充分条件.最后,通过仿真实例证明了该方法的有效性.     

工业信息物理系统间隙DoS攻击的自适应事件触发稳定控制

针对具有间隙拒绝服务（DoS）攻击的工业信息物理系统（ICPS）,研究一种基于观测器的自适应事件触发稳定控制方案。首先构造一个观测器估计系统状态,并采用一种新的自适应事件触发通信方案以节约网络资源;然后通过受频率和持续时间限制的间隙DoS攻击对ICPS的影响建立攻击模型,将受到DoS攻击的ICPS划分为DoS攻击活跃期系统和DoS攻击休眠期系统,并用一些过去成功触发状态重构当前受到攻击的状态,得到基于动态估计器的攻击补偿机制,保证系统在DoS攻击活跃期间的渐进稳定;最后运用分段Lyapunov泛函方法、Jensen’s不等式和Schur补引理,得到系统的稳定条件,并提出自适应事件触发参数、观测器增益和控制器增益的协同设计方案。用间歇反应器系统模拟间隙DoS攻击下基于自适应事件触发的ICPS系统稳定性能。仿真结果表明,自适应事件触发策略和基于动态估计器的补偿机制不仅能够提升系统的稳定性,还能有效降低数据传输的次数,系统在静态事件触发策略下的触发次数大约是在自适应事件触发策略下的4.5倍。     

双端动态事件触发下信息物理系统输出反馈H∞控制

研究了具有双端动态事件触发策略的信息物理系统动态输出反馈H_∞控制问题.首先,将闭环系统建模为具有两个区间时变延迟的线性系统,分别在传感器-控制器和控制器-执行器信道的事件触发策略中引入内部动态变量,建立异步动态事件触发策略的通信机制,通过扩大事件间隔来减少信道中的数据传输量.其次,为了保证闭环系统的稳定性,利用Lyapunov-Krasovskii泛函的方法,推导得出满足系统H_∞性能的渐近稳定性判据;基于这一稳定判据,实现了动态输出反馈控制器和动态事件触发策略的协同设计.此外,证明了事件触发策略下最小触发时间间隔正标量下界,从而排除了Zone现象.最后,用卫星系统的例子说明了所提策略的有效性.     

双通道受周期性DoS攻击下的NCSs事件触发控制

本文针对双通道(传感器-控制器通道、控制器-执行器通道)受到已知周期性拒绝服务(DoS)攻击的网络控制系统,设计了一种基于观测器的具有弹性事件触发策略的控制器。使用切换系统的方法,将受到周期性DoS攻击的网络控制系统分为DoS攻击休眠子系统和DoS攻击活跃子系统,在周期性DoS攻击活跃期,采用保持输入补偿策略以避免DoS攻击对传输数据的影响。通过引入两个辅助函数得到闭环增广系统,基于系统全局指数稳定的充分条件,通过给定的周期性DoS攻击参数,设计系统的状态观测器和事件触发控制器。仿真结果表明,所设计的控制器在保证系统稳定的同时,还能减少不必要的数据传输。     

虚假数据注入攻击下信息物理系统动态输出反馈控制

针对受到虚假数据注入攻击的信息物理系统安全控制问题,将虚假数据注入攻击作为一类特殊的外部扰动,提出了一种具有攻击防御能力的H_∞动态输出反馈控制策略.首先,考虑虚假数据注入攻击对测量通道与随机时延对通信网络的影响,建立了一类具有网络攻击、随机时延和外部扰动等多种约束的闭环系统模型;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论推导出攻击下闭环系统渐近稳定的充分条件,并基于线性矩阵不等式技术给出了H_∞动态输出反馈控制器的设计方法;最后通过一个仿真算例验证了所述方法的可行性和有效性.     

遭受DoS攻击的短时延网络控制系统保性能控制

针对DoS(Denial-of-Service)攻击,分析了具有短时延的网络控制系统(networked control systems,NCS)的稳定性,设计了该系统的保性能控制器.首先,通过采样周期的重新定义,把该类NCS建模成离散切换系统模型,该模型可以把短时延和DoS攻击统一起来.接着,用离散切换系统的分析方法,给出了一个该类NCS指数稳定的充分条件.进一步,在给定的保性能水平下,设计了相应的保性能控制器.最后,通过一个仿真示例说明了结果的有效性.     

网络攻击下基于观测器的信息物理系统输出反馈控制

针对信息物理系统中随机发生的虚假数据注入攻击和数据包丢失现象,提出了一种基于观测器的信息物理系统输出反馈安全控制方法.首先,考虑到虚假数据注入攻击和数据包丢失的影响,建立了一类具有网络攻击、数据包丢失和外部扰动等多种约束参数的马尔可夫跳变系统模型;其次,借助李雅普诺夫稳定性理论、随机系统理论和线性矩阵不等式方法给出系统随机稳定的充分条件,进而设计了具有给定H_∞性能的信息物理系统输出反馈控制器;最后,通过仿真实例验证了所提控制方法的正确性和有效性.     

事件触发脉冲控制下二阶多智能体系统的领导跟随一致性

针对二阶多智能体系统,研究事件触发脉冲控制下的领导跟随一致性问题.不同于事件触发采样控制策略, 设计的控制协议要求每个智能体只有在状态误差超过规定的上界时刻才会施加控制,即事件触发脉冲控制.通过构造合适的事件触发函数, 借助于Lyapunov稳定性理论, 代数图理论、不等式技术给出二阶多智能体系统的一致性判据, 并排除多智能体系统的Zeno行为.通过数值算例验证所提出的控制方案的有效性.     

DoS攻击下CPS双重安全控制与通讯的协同设计

针对一类具有执行器故障与DoS攻击的CPS,基于边缘计算理念,并结合事件触发通讯机制,研究了CPS双重安全控制与通讯的协同设计问题.首先,基于边缘计算的资源分配,提出DETCS下的CPS双重安全控制架构,并把有限能量的DoS攻击转化为一种特殊的时延,在DETCS下建立了具有故障与攻击的闭环CPS模型;其次,借助时滞系统理论,通过构造适当的Lyapunov-Krasovskii泛函,利用仿射Bessel-Legendre等不等式,分别给出了DoS攻击下状态与故障估计鲁棒观测器、执行器故障和DoS攻击双重安全控制与通讯协同设计的方法;最后,通过对四容水箱系统的仿真验证了文中理论结果的有效性与可行性.     

模糊变时滞系统的保性能控制和稳定性分析

研究了连续不确定T-S模糊时滞系统的保性能控制问题,基于Lyapunov方法给出了系统稳定的充分条件,采用并行分散补偿方法(PDC)设计了满足保性能控制要求的模糊控制器,使得系统渐近稳定,并且得到了成本函数的最小上界.     

不确定互联时滞系统的分散保成本控制

研究了一类不确定互联时滞系统的分散保成本控制问题，其不确定性是范数有界的．通过采用线性矩阵不等式方法获得了分散保成本状态反馈控制器存在的一个充分条件，同时构造出分散保成本控制律．     

不确定离散系统最优保性能控制的改进

针对一类具有范数有界时变参数不确定性的离散时间线性系统，通过分析保性能控制与其闭环性能指标之间的关系，指出性能指标中的加权矩阵只需要半正定，而不要求必须正定；并给出了在加权矩阵为半正定的情况下，利用线性矩阵不等式（LMI）实现保性能控制的方法；最后通过一个例子说明了本文所提方法的有效性，该方法大大增加了保性能控制中权值选取的灵活性，使输出跟踪等问题都可以方便地通过适当变形转化为该问题的形式来求解，扩大了其应用范围。     

时滞区间广义系统的最优保成本控制

研究了一类时滞区间广义系统的最优保成本控制问题,其中,系统矩阵和输入矩阵的各元素是未知的,但在某一确定的区间内变化,首先给出了时滞区间广义系统的一种等价描述形式,其次利用线性矩阵不等式方法,得到了问题有解的充要条件和状态反馈控制器的设计方法,设计的控制器不仅使得闭环系统广义二次稳定,而且最小化闭环性能指标的上界,最后举例说明了所给方法的正确性。     

一类多时滞不确定系统的非脆弱保成本控制

针对一类多时滞不确定系统,研究控制器具有不确定性的保成本控制。基于Lyapunov稳定性理论,对系统设计了一个非脆弱的保成本控制律,给出了闭环系统渐近稳定的充分条件,并且保证了闭环性能指标不超过某个确定的上界。     

Reliable fuzzy control with domain guaranteed cost for fuzzy systems with actuator failures

The reliable fuzzy control with guaranteed cost for T-S fuzzy systems with actuator failure is proposed in this paper. The cost function is a quadratic function with failure input. When the initial state of such systems is known, a design method of the reliable fuzzy controller with reliable guaranteed cost is presented, and the formula of the guaranteed cost is established. When the initial state of such systems is unknown but belongs to a known bounded closed domain, a notion of the reliable domain guaranteed cost (RDGC) for such systems is proposed. For two classes of initial state domain, polygon domain and ellipsoid domain, some design methods for reliable fuzzy controllers with the RDGC are provided. The efficiency of our design methods is finally verified by numerical design and simulation on the Rossler chaotic system.     

区间矩阵系统的保低成本鲁棒容错控制

为了使区间矩阵容错控制系统具有鲁棒稳定性，且具有低保守性，提出了确定实对称阵集合最小上界的方法．利用最小上界及矩阵Riccati方程，给出了系统矩阵和输入矩阵均合有不确定性时，区间矩阵系统有限时间及无限时间保低成本鲁棒容错控制器设计方法．该设计方法把确定多个Riccati不等式共同解的复杂问题简化为求解单一Riccati方程，所得到的鲁棒容错控制器可使系统具有低成本保证值，方法简便易行．文中具体算例表明了该方法的有效性．     

多时延网络化系统中保性能控制器设计

针对大规模、实时性要求较高的集散工业控制环境,建立了闭环控制回路用网络来实现的网络化系统.针对网络化系统,提出了一种多时延系统模型.考虑到模型的不确定因素,推出了无记忆状态反馈、鲁棒保性能控制器的存在条件.给出了如何利用MATLAB软件进行控制器设计并给出性能优化的方法.仿真结果表明,该控制器有很好的鲁棒性,对所有允许的网络不确定延迟和模型不确定性,具有良好的性能指标,可以用于分散环境下的大型工业控制系统.     

不确定非线性时滞系统的时滞依赖保性能控制

文章针对一类基于T-S模型表示的具有时变状态时滞和范数有界不确定性非线性系统,研究了时滞依赖保性能模糊控制器设计问题,推导了此类不确定系统的时滞依赖保性能模糊控制器存在的充分条件,此充分条件等价于3类线性矩阵不等式的可解性;通过建立和求解线性矩阵不等式约束的凸优化问题,给出了最优保性能控制律的设计方法。