拒绝服务攻击下基于事件触发机制的马尔可夫跳变系统的控制与滤波

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangyuan1984
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如今,随着通信与信息技术、计算机技术和控制理论等的日益发展,由计算机网络、自动控制技术结合而成的网络化控制系统已逐渐地应用在工业化生产中。马尔可夫跳变系统(MJS)是一种具有多个模态的混杂动态系统,它通过一组马尔科夫链来表述系统在多个不同的模态之间跳变的过程。实际工业化生产中系统的一些结构和参数可能会产生随机的跳变,因此它们通常以马尔可夫跳变系统为模型。近几年来,马尔可夫跳变系统在电力系统、控制工程系统、机器人系统、生态系统、经济系统、交通等领域有着广泛的应用。有关于该系统的控制器与滤波器设计问题虽然取得了一系列的成果,但仍有些许不足之处:第一,目前多数学者考虑的触发机制都是基于时间触发,该触发会大量的浪费通信信道,从而大大降低网络通信的效率。第二,在实际的工业现场中使用的网络通信技术除了会遭遇一些网络丢包,传送时延等问题,还有可能遭受恶意网络攻击的影响,它会直接影响系统稳定性从而对工业进程产生不可估量的影响。对于网络攻击下的马尔可夫跳变系统的性能研究鲜有文献涉及,而网络安全是一个在实际工业中不可忽视的问题。因此,基于上述问题的分析,将网络攻击与事件触发机制结合起来研究马尔可夫跳变系统的稳定性具有着十分深刻的实际意义和理论价值。基于对上述问题的分析,本文在基于事件触发机制的马尔可夫跳变系统的框架之下,引入未知周期的拒绝服务攻击(Do S Attacks),提出了对应的控制器与滤波器设计的方法。论文的主要研究工作可以概括如下:针对非周期型拒绝服务攻击,引入事件触发机制,研究马尔可夫跳变系统的H∞滤波器的构造方法。首先定义一个非周期拒绝服务攻击的信号模型,根据攻击信号的性质,结合滤波器的输入信号,推导出攻击模型下的滤波信号输入方程。然后建立事件触发机制的数学模型,并同时考虑两者对系统产生的影响,建立起马尔可夫跳变系统的滤波误差方程,再使用分段李雅普诺夫函数,研究此系统的性能和均方指数稳定的条件,并通过线性矩阵不等式(LMI)技术求解出滤波增益矩阵。最后,通过一实际仿真案例,表明了理论的实际可行性。针对非周期型拒绝服务攻击,引入事件触发机制,研究马尔可夫跳变系统的H∞控制器的构造方法。首先使用相同方法建立起马尔可夫跳变系统的控制器方程,再使用李雅普诺夫函数泛函法,研究此系统均方指数稳定的条件,最后给出系统控制器的设计方法。针对非周期拒绝服务攻击问题,研究了基于事件触发机制的马尔可夫跳变系统的量化H∞滤波。定义一个非周期拒绝服务攻击的信号模型,根据攻击信号的性质,结合基于对数量化器的滤波输入信号,然后建立事件触发机制的数学模型,并同时考虑事件触发机制、拒绝服务攻击和对数量化器三者对系统产生的影响,建立起跳变系统的滤波误差方程,再使用分段李雅普诺夫函数,研究此系统达到均方指数稳定的充分条件,证明理论的可行性。
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