[发明专利]一种基于事件触发机制的矿用电车安全状态估计方法

说明书

本发明公开了一种基于事件触发的矿用电车安全状态估计方法，属于信息物理系统技术领域，其包括：步骤一：建立未知周期DoS攻击下的矿用电车电机系统的奇异摄动信息物理系统状态估计开环模型；步骤二：基于奇异摄动信息物理系统，依据是否存在DoS攻击对应建立H∞滤波器模型，并设计奇异摄动信息物理切换滤波误差系统；步骤三：引入未知周期DoS攻击影响下的事件触发机制；步骤四：给出确保所述奇异摄动信息物理切换滤波误差系统全局指数稳定的充分性条件，采用切换的Lyapunov函数法，计算事件触发权值矩阵与滤波器增益矩阵，完成滤波器的设计。本发明实现了在网络攻击下系统的矿用电车安全状态估计。

技术领域

本发明涉及一种基于事件触发的矿用电车安全状态估计方法，属于信息物理系统技术领域。

背景技术

在现代煤矿开采过程中，多使用矿用电车进行矿下作业。矿用电车具有安全程度高、效率高、低能耗、零排放等优点，不仅可以改善运输效率，并且能够减少复杂矿井环境中的作业难度。矿井行驶环境复杂，矿用电车需要频繁制动和减速，其控制依赖电机驱动。因此矿用电车电机转速、转矩等输出参数的状态估计的研究是矿用电车电机系统一致性控制的重要前提，对生产效率的提高具有深远的意义。

随着网络通信技术的不断发展，在矿用电车电机工业生产活动中引入网络通信，可以降低工业成本，使矿用电车电机工业系统具有易部署、易维护等优点，并且能够实现系统资源共享。像这类物理系统结合计算技术、通信技术及控制技术而成的复杂系统是信息物理系统(cyber-physical systems，CPSs)，实现了信息空间与物理空间的有机融合，目前已广泛应用于矿用电车电机控制、智能电网和工业过程等领域。然而，网络通信存在一些缺点，例如，易导致时间延迟、易受外部干扰与网络攻击。针对CPS的网络攻击主要包括三类，即拒绝服务攻击(denial-of-service,DoS)、重放攻击和虚假数据注入攻击。其中，DoS攻击会导致数据传输中断，导致系统性能下降并破坏系统稳定性。

另一方面，由于通讯受限情况下存在CPS的网络堵塞和时间延迟问题，针对单一时间尺度的CPS的事件触发设计方法用于具有多时间尺度特性的奇异摄动CPS时会出现病态数值问题，而且在现有的事件触发状态估计问题的研究中，忽略了网络传输可能存在的恶意攻击，这会造成数据泄露流失，从而引起不可预估的经济损失。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种未知周期DoS攻击下基于事件触发的矿用电车安全状态估计方法，以解决病态数值问题。

本发明的技术方案如下：

本发明一种基于事件触发机制的矿用电车安全状态估计方法，其包括：

步骤一：建立未知周期DoS攻击下的矿用电车电机系统的奇异摄动信息物理系统状态估计开环模型；

步骤二：基于奇异摄动信息物理系统，依据是否存在DoS攻击对应建立H∞滤波器模型，并设计奇异摄动信息物理切换滤波误差系统；

步骤三：引入未知周期DoS攻击影响下的事件触发机制；

步骤四：给出确保所述奇异摄动信息物理切换滤波误差系统全局指数稳定的充分性条件，采用切换的Lyapunov函数法，计算事件触发权值矩阵与滤波器增益矩阵，完成滤波器的设计。

进一步地，所述奇异摄动信息物理系统状态估计开环模型为：当DoS攻击处于休眠期时，数据正常传输至滤波器；当DoS攻击处于攻击期时，阻塞传输通道，切换滤波器模型且输入数据为0。

进一步地，所述矿用电车电机系统的电机牵引系统的电压、转矩平衡方程式为：