[发明专利]DoS攻击下事件驱动SDOFQH控制器设计方法

说明书

本发明公开了一种DoS攻击下事件驱动SDOFQH控制器设计方法，包括以下步骤：A:建立带噪声扰动对象模型、非确定性DoS攻击模型、安全事件驱动器模型及对称对数量化器模型；B:建立切换动态输出反馈量化控制器模型，并建立多约束下的闭环切换系统模型；C:设计在多约束下切换动态输出反馈量化控制器设计条件，求出切换动态输出反馈量化控制器增益矩阵，最终得到多约束下满足系统需求的切换动态输出反馈量化控制器。本发明能够保证系统的指数稳定性，满足噪声扰动抑制指标，能够节约网络带宽等系统受限资源，并能够避免非确定性DoS攻击诱导丢包现象和芝诺现象，解除了对象状态完全可测的假设限制。

技术领域

本发明涉及网络化控制系统领域，尤其涉及一种非确定性拒绝服务(denial ofservice,DoS)攻击下事件驱动切换动态输出反馈量化H_∞(switched dynamic outputfeedback quantized H_∞,SDOFQH)控制器设计方法。

背景技术

网络化控制系统是将共享通信网络引入控制闭环的复杂分布式控制系统，具有柔性高、成本低及安装维护方便等优点，广泛应用于智能电网等领域。为了节约网络带宽等系统受限资源，事件驱动控制策略应用于网络化控制系统，该策略仅在满足事件驱动条件时实施控制。不同于周期采样控制策略忽略系统动态进行按时控制，事件驱动控制策略根据系统动态进行按需控制，既能保证系统性能，又能节约网络带宽等系统受限资源。

虽然共享通信网络为网络化控制系统带来了诸多便利，但也使系统面临网络攻击的重大安全威胁，网络攻击主要分为DoS攻击和欺骗攻击，DoS攻击通过阻塞通信网络，禁止数据包传输；欺骗攻击通过篡改数据包内容，产生虚假数据包。其中，DoS攻击具有易实施、难检测等特点，对网络化控制系统威胁严重，尤其对使用时间槽通信网络(如时分复用网络)的网络化控制系统危害更大，本发明研究的非确定性DoS攻击属于DoS攻击的一种重要类型。事件驱动网络化控制系统中，数据包仅在系统性能需求时进行必要性传输，若数据包传输被非确定性DoS攻击阻断，系统性能极易恶化。然而，现有研究重点关注如何设计事件驱动器以最大化节约系统资源，较少考虑非确定性DoS攻击影响。因为非确定性DoS攻击会导致数据包丢包现象，因此，现有研究中不考虑非确定性DoS攻击影响的事件驱动器及控制器设计方法通常不适用于考虑非确定性DoS攻击情形。另外，现有研究通常假设对象状态完全可测，并设计状态反馈控制器以镇定系统，然而实际中对象状态通常不能直接测量。

在实际网络化控制系统中，噪声扰动普遍存在，而且噪声扰动通常导致系统性能变差，因此，建立对象模型时考虑噪声扰动影响具有重要意义。此外，随着数字通信网络应用于网络化控制系统，数据需要经过量化才能在数字通信网络中传输，虽然数据量化有助于高效利用网络带宽，但量化误差通常导致系统性能恶化。虽然现有研究针对噪声扰动和量化影响分别提出了H_∞控制和量化控制方法，但较少同时考虑非确定性DoS攻击、事件驱动器和对象状态不能直接测量影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种DoS攻击下事件驱动切换动态输出反馈量化H_∞控制器设计方法，设计的切换动态输出反馈量化H_∞控制器能够保证系统的指数稳定性，满足H_∞噪声扰动抑制指标，解决了系统在非确定性DoS攻击、噪声扰动和量化多约束下不能稳定的问题；设计的安全事件驱动器能够节约网络带宽等系统受限资源，并能够避免非确定性DoS攻击诱导丢包现象和芝诺现象；本发明方法基于对象测量输出进行设计，解除了对象状态完全可测的假设限制。

本发明采用下述技术方案：

一种DoS攻击下事件驱动SDOFQH控制器设计方法，包括以下步骤：A:建立带噪声扰动对象模型、非确定性DoS攻击模型、安全事件驱动器模型及对称对数量化器模型；