事件触发网络化系统的安全控制研究

基本信息
批准号:61703146
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:21.00
负责人:李富强
学科分类:
依托单位:河南农业大学
批准年份:2017
结题年份:2020
起止时间:2018-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:林爱英,郑宝周,豆根生,滕红丽,何超,曹丽芳
关键词:
安全控制协同设计网络化控制事件触发
结项摘要

Event-triggered networked control has aroused extensive interests of scholars worldwide, and most works focus on how to design event-triggered mechanism. However, the growing malicious attacks have not received much attention as they deserve. Thus, this project focuses on security control of event-triggered networked control systems under attacks: 1) considering unknown attacks with energy constraint, we propose attack detection and attack modeling approaches for event-triggered networked control systems; 2) attack characteristics are used as additional constraints to event-triggered condition, and secure event-triggered mechanism is designed; 3) closed-loop system model is established, which characterizes effects of attacks, event-triggered mechanism and network-induced factors in a unified framework. Switching Lyapunov functional is constructed to analysis system stability. Considering control and communication performances simultaneously, we present co-design scheme of secure event-triggered mechanism and resilient control strategy, in order to ensure safe and optimal operation of system. Finally, the application platform will be constructed to illustrate effectiveness of proposed method, which lays a solid foundation for practical application.

事件触发网络化控制研究引起了国内外学者的广泛关注,现有成果重点关注如何设计事件触发机制,较少考虑日益频发的恶意攻击威胁。因此,本项目将研究攻击影响下事件触发网络化控制系统的安全控制问题:1)考虑攻击特性未知情形,在攻击能量受限约束下,建立适用于事件触发网络化控制系统的攻击检测与建模方法;2)将攻击特性作为事件触发条件的附加约束,设计融合攻击参量的安全事件触发机制;3)建立同时刻画攻击威胁、事件触发机制和网络诱导因素等多约束影响的闭环系统模型,基于切换李雅普诺夫泛函等方法分析系统稳定性,综合考虑控制与通信性能多目标,协同设计安全事件触发机制与弹性控制策略,保证系统安全优化运行。最终在构建的应用平台中验证方法的有效性,为其实际应用奠定坚实基础。

项目摘要

事件触发网络化控制系统研究引起了国内外学者的广泛关注,现有成果重点关注如何设计事件触发机制,较少考虑日益频发的恶意攻击威胁。因此,本项目研究了攻击影响下事件触发网络化控制系统的安全控制问题:首先,在攻击能量受限约束下,建立了适用于事件触发网络化控制系统的拒绝服务攻击和欺骗攻击建模方法。然后,将攻击特性参量有机融入事件触发条件中,设计了安全事件触发机制,该机制既能节约网络带宽等系统受限资源,又能降低数据包被攻击率。接着,建立了同时刻画网络攻击威胁、安全事件触发机制和网络诱导因素等多约束影响的闭环系统模型。进而,基于李雅普诺夫稳定性理论,得到了系统指数稳定性、有界稳定性及渐近稳定性等稳定性条件,给出了状态反馈控制器、输出反馈控制器、 H∞控制器和耗散控制器等控制器设计方法。面向系统通信与控制多目标,构建了安全事件触发机制与控制器协同设计方案。最后,仿真实验验证了研究方法的有效性。项目研究对丰富网络化控制系统理论体系及进一步应用具有重要意义。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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