[发明专利]一种随机网络攻击下网络化系统故障检测滤波器设计方法

说明书

本发明公开了一种随机网络攻击下网络化系统故障检测滤波器设计方法，首先分别建立网络化系统模型和滤波器系统模型，然后引入故障检测机制，并且基于随机网络攻击对网络传输数据造成的影响，建立网络攻击模型；考虑随机网络攻击和故障检测机制，设计网络化系统状态下的滤波器模型；接着基于Lyapunov稳定性理论，获得确保系统H_∞渐近稳定的充分性条件；最终求解线性矩阵不等式获取滤波器系统参数；本发明提供的网络化系统故障检测滤波器设计方法引入了故障检测机制，可以有效检测网络故障；同时考虑随机网络攻击，使得建立的模型具有一定的稳定性。

技术领域

本发明涉及滤波器设计技术领域，主要涉及一种随机网络攻击下网络化系统故障检测滤波器设计方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展，网络化系统中不确定因素变得越来越多，其稳定性分析也越来越复杂。不确定性因素的存在使得在网络化系统中容易出现各种各样的故障，这无疑对网络化系统的稳定来说是一个全新的挑战，因此，如何检测到网络化系统中可能会出现的故障并且合理处理出现的故障，使得系统在产生故障的情况下最终仍能稳定下来，这是一个指的深入研究和探讨的问题。

同时，由于网络的引入，使得信息在网络通道中传输的安全性无法有效得到保障，网络当中各种不确定的因素都会影响到信息传输，比如网络时延，丢包，错序等等，其中对网络破坏最大的则是随机发生的网络攻击，由于随机网络攻击会直接对网络中传输的数据进行破坏，其对网络资源和信息传输破坏力极强。因此研究随机网络攻击下的网络化系统中故障检测滤波器的设计问题是一个颇有挑战性的问题。

发明内容

发明目的：针对背景技术中存在的问题，本发明提供了一种随机网络攻击下网络化系统故障检测滤波器设计方法，在考虑故障检测机制和随机发生的网络攻击情况下，建立了一个新的故障检测滤波器系统，可以有效的检测网络中出现的故障。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种随机网络攻击下网络化系统故障检测滤波器设计方法，包括以下步骤：

步骤S1、分别建立网络化系统模型和滤波器系统模型；

步骤S2、引入故障检测机制；

步骤S3、基于随机网络攻击对网络传输数据造成的影响，建立网络攻击模型；

步骤S4、考虑随机网络攻击和故障检测机制，设计网络化系统状态下的滤波器模型；

步骤S5、基于Lyapunov稳定性理论，获得确保系统H_∞渐近稳定的充分性条件；

步骤S6、求解线性矩阵不等式获取滤波器系统参数。

进一步地，步骤S1中网络化系统模型建立如下：

其中代表系统状态，代表滤波器的状态，代表输出向量，A,B,C,D为常数矩阵，代表外部扰动，代表可能出现的故障；

建立滤波器模型如下：

其中x_F(t)∈Rⁿ代表系统状态x(t)的估计值，r(t)∈R^l代表残余信号，代表故障检测滤波器FDF(Fault Detection Filter)的输入，受网络延迟和欺骗攻击的影响，A_F,B_F,C_F,D_F为待设计的滤波器参数矩阵。

进一步地，步骤S2中引入故障检测机制，有效获取系统故障；故障检测机制具体如下：