【摘 要】
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随着计算机运算能力和通信技术的蓬勃发展,网络化控制系统(Networked Control System,NCS)已经被广泛应用于智能电网、智能水网、化工生产等多种大规模复杂系统中。共享的网
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随着计算机运算能力和通信技术的蓬勃发展,网络化控制系统(Networked Control System,NCS)已经被广泛应用于智能电网、智能水网、化工生产等多种大规模复杂系统中。共享的网络媒介在带来强可拓展性、高效率、便携性的同时,也使网络控制系统面临着诸如数据注入攻击、DoS攻击、重放攻击等多种网络攻击的威胁。它们通过影响信息层面的信号,严重威胁系统的性能表现,甚至造成控制系统的不稳定。因此,针对网络攻击及系统安全控制的研究迫在眉睫。针对重放攻击的隐蔽性与破坏性,本论文建立模式多样化的重放攻击模型,采用新的事件触发控制策略,实现重放攻击下网络控制系统的安全控制。主要贡献包括以下几个方面:首先,通过对重放攻击模式的机理分析,构建了网络化控制系统单边随机重放攻击建模,设计了事件触发的安全控制策略来补偿重放攻击的影响,保证了系统的稳定性,并给出了系统稳定的充分条件。在此基础上,给出了系统承受重放攻击的能量上界的显性表达式。仿真验证了所设计控制策略可以很好的应对非协同的重放攻击。其次,针对网络化控制系统双边通信网络的协同重放攻击,给出了涵盖数据记忆与攻击重放双阶段的参数化重放攻击建模,描述了智能协同重放攻击时空交互的演化关系,并讨论了协同重放网络攻击破坏系统稳定性的两种攻击策略,给出了两种策略成功实施的具体规划条件。仿真验证表明了具有协同性的重放攻击可以躲避系统的检测机制并破坏系统性能。最后,针对协同重放网络攻击的攻击策略,设计了基于模型的切换事件触发控制器。当判定系统受到攻击时,采用控制器本地模型预测信息替代受攻击信号,补偿协同攻击的影响,使得系统能够在攻击下保证稳定性能,实现系统的安全控制。最后通过二维数值与小车倒立摆实际系统验证了所设计控制器的安全性。
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