[发明专利]基于投影中间观测器的网络化运动控制系统攻击估计方法

权利要求书

1.一种基于投影中间观测器的网络化运动控制系统攻击估计方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1)，建立网络化运动控制系统状态空间方程并离散化，过程如下：

考虑系统中存在传感器攻击的情况，将状态空间方程离散化，如式(1)所示：

其中A为系统的状态矩阵，B为输入矩阵，C为输出矩阵，x(t)表示系统状态量，u(t)为系统输入，y(t)为系统输出，a_s(t)表示传感器攻击，a_u(t)表示执行器攻击，w(t)和e(t)分别表示有界的过程噪声和测量噪声；

步骤2)，引入中间变量，

ξ(t)＝a_u(t)-ωB^Tx(t) (2)

ω为人为选定的一个标量，选取τ个传感器测量值以构造输出方程，过程如下：

2.1)采集τ∈N个测量值，构建第i个传感器的输出方程如式(2)所示：

其中，U(t-1)＝(u(t-τ+1),...,u(t-1))，ζ(t-1)＝(ξ(t-τ+1),ξ(t-τ+2),...,ξ(t-1))，W(t-1)＝(ω(t-τ+1),ω(t-τ+2),...,ω(t))，G_i(t)＝(a_si(t-τ+1),a_si(t-τ+2),...,a_si(t))，E_i(t)＝(e_i(t-τ+1),e_i(t-τ+2),...,e_i(t)),其中，a_si和e_i为a_s(t)和e(t)的第i个元素，系数矩阵

同时

2.2)定义简化方程(3)，得到：

Y(t)＝Qz(t)+MW(t-1)+E(t) (4)

其中，Q＝[O_i1 F_Π I]，z(t)＝(x(t-τ+1),ζ(t-1),G(t))，

其中，O^(j)＝O_j1+O_j2,M^(j)＝M_j1+M_j2,j＝1,…,p；

步骤3)构造投影中间观测器，过程如下：

3.1)定义P(z(t))为二范数意义下距离z最近的点：

3.2)构造李雅普诺夫能量函数如式(6)所示，计算估计值能量

其中，为系统状态量和传感器攻击z(t)的估计值，||·||表示·的范数；

3.3)构造投影中间观测器，第i+1个系统状态量和传感器攻击z(t)的估计值为

其中，Q⁺为Q的Moore-penrose pseudo逆，为二范数意义下矩阵最近的点：

3.4)初始化定义i＝1,k＝0,

a)当k≤α，α、v₁为人为设定的正实数，则由式(7)进行迭代运算并计算此时能量函数若满足i＞v₁，则计算能量平均值进入b)；

b)若则令k＝k+1，否则重置k＝0；

c)i＝i+1,若仍满足k≤α条件，重复a)、b)步骤进行迭代运算，若迭代结束则计算：

得到t-τ+1时刻执行器攻击估计值和t时刻传感器攻击的估计值