| 题名 | 网络攻击下CPS安全控制与通讯的协同设计研究 |
| 作者 | 史娅红 |
| 答辩日期 | 2019 |
| 导师 | 李炜 |
| 关键词 | 离散事件触发通讯机制 故障容错 攻击容侵 安全控制 协同设计 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 英文摘要 | 信息物理融合系统(Cyber Physical System,CPS)是通过计算、通信与控制3C的高度融合,实现计算资源与物理资源紧密结合与协调的智能控制系统,已广泛应用于现代社会的方方面面。然而,随着相关技术的飞速发展,CPS因其物理组件与通讯网络的愈加复杂化与开放性,从而更易发生原器件故障和遭受恶意网络攻击。系统一旦受到网络攻击,轻则数据丢失,重则停机停产,这将会对生产生活乃至国家安全造成严重威胁。但现有文献中少有对故障和攻击共同应对的安全控制考虑,此外,CPS通讯资源的有效利用也是关注的热点之一。因此,针对物理故障与网络攻击并存的CPS,如何协同解决其安全控制与资源约束的问题就显得尤为重要,具有深远的科学意义与广泛的工程价值。鉴于此,本文基于离散事件触发通讯机制(Discrete Event-Triggered Communication Scheme,DETCS),借鉴网络化控制系统容错控制的思想,以主被动融合的方式,研究了具有执行器故障和网络攻击的CPS安全控制与通讯的协同设计问题。具体内容如下:1)基于DETCS,借鉴边缘计算的理念,构建了CPS故障容错与攻击容侵安全控制的系统结构,并在等物理采样周期下的智能传感单元与非均匀传输周期下的控制单元中,对状态、攻击与故障的在线检测估计及反馈补偿予以分布实施,为实现后续安全控制与通讯的协同设计提供了可能。2)借助于容错控制的思想与分类方式,针对被动容错/容侵、主动容错/被动容侵及主动容错/主被动容侵的不同研究需求,分别建立了集触发条件、执行器故障和网络攻击于一体的闭环CPS模型,为之后状态、攻击与故障的在线估计,以及协同求取安全控制器增益矩阵及事件触发矩阵奠定了基础。3)着眼于应对网络攻击与物理故障的不同方式,分别研究了被动容错/容侵、主动容错/被动容侵、主动容错/主被动容侵等三种安全控制与通讯的协同设计问题,推证出了CPS鲁棒H_∞容错/容侵的充分条件及安全控制器的设计方法,实现了安全控制与资源约束优化平衡的目的。4)通过引入a-稳定约束,采用改进的Wirtinger不等式与仿射的Bessel-Legendre不等式等少保守技术,减少了CPS鲁棒容错/容侵控制与通讯协同设计方法的保守性,增大了观测器、控制器等在寻求各正定对称矩阵参数时的求解空间,提升了CPS的安全控制系统性能与通讯资源节约的满意度。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 90 |
| URL标识 | 查看原文 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.lut.edu.cn/handle/2XXMBERH/95176]  |
| 专题 | 兰州理工大学 |
| 作者单位 | 兰州理工大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 史娅红. 网络攻击下CPS安全控制与通讯的协同设计研究[D]. 2019. |
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