[发明专利]非线性系统事件驱动器与DOFFSS控制器联合设计法

说明书

本发明公开了一种非线性系统事件驱动器与DOFFSS控制器联合设计法，包括以下步骤：A:建立非线性对象模型、执行器饱和模型、基于非线性对象测量输出的事件驱动器；B:建立随机欺骗攻击模型及DOFFSS控制器模型及有机融合随机欺骗攻击、事件驱动器、执行器饱和及网络诱导延时参数的闭环系统模型；C:设计随机欺骗攻击、执行器饱和及网络诱导延时影响下非线性系统事件驱动器与DOFFSS控制器联合设计条件，求出事件驱动器参数和等价DOFFSS控制器的增益矩阵，最终得到事件驱动器和DOFFSS控制器。本发明能够解决现有非线性系统在随机欺骗攻击、执行器饱和及网络诱导延时影响下不能稳定的问题。

技术领域

本发明涉及网络化控制系统领域，尤其涉及一种随机欺骗攻击下非线性系统事件驱动器与动态输出反馈模糊饱和安全(dynamic output feedback fuzzy saturatedsecurity,DOFFSS)控制器联合设计方法。

背景技术

网络化控制系统将共享通信网络引入控制闭环，具有柔性高、成本低及安装维护方便等优点，广泛应用于智能电网、智慧交通等领域。网络化控制系统通常采用发展成熟的周期采样控制策略，为了在最坏情形下保证系统性能，采样率通常设置较高。然而，实际中最坏情形很少发生，高采样率产生的大量冗余数据导致网络带宽等系统受限资源浪费，极大地影响了系统性能。

不同于周期控制策略忽略系统动态进行按时控制，事件驱动控制策略仅当系统动态满足事件驱动条件时进行按需控制，从而能够节约网络带宽等系统受限资源。然而，现有事件驱动器通常采用连续时间事件驱动机制，该机制需要增加专用监测硬件，且需要复杂前期计算以避免芝诺现象(即有限时间内的无穷多次驱动采样)。

虽然共享通信网络为网络化控制系统带来了诸多便利，但也引入了使系统性能变差的网络诱导延时，也使系统面临网络攻击威胁。网络攻击大致分为拒绝服务攻击和欺骗攻击，拒绝服务攻击通过阻断通信网络使数据包无法送达；欺骗攻击通过数据篡改产生虚假数据包，欺骗攻击隐蔽性强且危害大，为本发明研究的攻击类型。然而，现有成果重点关注如何设计事件驱动机制以节约更多系统资源，较少同时考虑欺骗攻击和网络诱导延时影响。另外，现有事件驱动控制系统分析与综合方法通常假设不存在攻击威胁，此类方法通常不能直接适用于欺骗攻击影响下的事件触发控制系统分析。

现实中，执行器饱和是控制系统中普遍存在的非线性现象。如果执行器输入量超过饱和阈值，执行器进入饱和状态。在饱和状态下，进一步增加执行器输入量对执行器输出不能产生任何影响。然而，现有成果较少同时考虑执行器饱和及欺骗攻击影响。此外，现有成果通常假设系统状态完全可测并设计状态反馈控制器，然而实际中系统状态通常不能直接获取。

为了解决上述问题，同时考虑随机欺骗攻击、执行器饱和、网络诱导延时及对象状态不能直接测量影响，本发明提出了非线性系统事件驱动器与DOFFSS控制器联合设计方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种非线性系统事件驱动器与DOFFSS控制器联合设计法，能够解决现有非线性系统在随机欺骗攻击、执行器饱和及网络诱导延时影响下不能稳定的问题，并能够有效节约网络带宽等系统受限资源，而且能够解除对系统状态完全可测的假设限制。

本发明采用下述技术方案：

一种非线性系统事件驱动器与DOFFSS控制器联合设计法，包括以下步骤：

A:建立非线性对象模型和执行器饱和模型，并设计基于非线性对象测量输出的事件驱动器；

B:建立随机欺骗攻击模型及DOFFSS控制器模型，并建立有机融合随机欺骗攻击、事件驱动器、执行器饱和及网络诱导延时参数的闭环系统模型；

C:设计随机欺骗攻击、执行器饱和及网络诱导延时影响下非线性系统事件驱动器与DOFFSS控制器联合设计条件，求出满足非线性系统通信和控制需求的事件驱动器参数和等价DOFFSS控制器的增益矩阵最终得到满足非线性系统通信和控制需求的事件驱动器和DOFFSS控制器。