【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及带式输送机系统协调控制和网络攻击领域，具体涉及一种fdi攻击下网络化带式输送机系统的安全协调控制方法。
技术介绍
1、带式输送机在矿山、冶金、化工、港口等工业领域不可或缺的运输设备，被广泛应用于输送各种形式的散装物料，其应用极大地提高了生产效率，节省了人力资源，促进了生产自动化的进程。针对大型或重载的物料输送任务，通常采用柔性联接的双电机作为驱动装置。双电机协同驱动能够提供更大的驱动力和扭矩输出，从而可以高效地提升运输效率。然而，双电机系统的运行不仅需要高效的动力传输，还需要确保转速同步和转矩平衡，以保障系统的稳定运行。在带式输送机的运行过程中，两个电机的转速同步和转矩平衡至关重要。一旦出现转速不同步或转矩不平衡的情况，可能导致输送带的断裂、电机的损坏甚至生产事故，对生产安全和运行稳定构成严重威胁。因此，实现双电机系统的协调控制是提高带式输送机系统运行效率和安全性的关键。
2、双电机协调控制结构包括主从控制结构、并行控制结构、交叉耦合控制结构和虚拟主轴控制结构。主从控制结构和并行控制结构缺乏耦合控制，一旦某个单元受到外部扰动，就会对电机之间的协调性能造成较大影响。因此，许多学者提出了交叉耦合控制的概念。其核心思想是利用同步误差作为补偿信号，分别补偿到每台电机中，从而减少误差。
3、随着工业互联网的大规模应用，越来越多的控制系统采用网络化连接。通过共享网络进行信号传输，能够克服传统点对点控制需要大量布线的问题。这种技术可以实现更少的布线和更低的成本维护，并且信号传递更加实时，系统响应速度更快。
4、奇异摄动理论是一种重要的数学工具和分析方法，特别适用于处理动态系统中存在多个时间尺度的情况。这种理论的基本思想是将系统的动态行为分解为快速变化和慢速变化两个部分，从而简化复杂系统的建模、分析和控制设计过程。这样做不但可以降低处理问题的阶次，而且由于快、慢变量的分离消除了问题的“刚性”,从而使所需计算显大幅度下降。对于电机系统中存在的双时间尺度问题，应用奇异摄动理论可以有效避免数值病态问题。
技术实现思路
1、针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种fdi攻击下网络化带式输送机系统的安全协调控制方法。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术提供一种fdi攻击下网络化带式输送机系统的安全协调控制方法，包括以下步骤：
4、步骤1：建立基于柔性联接双永磁同步电机的网络化带式输送机驱动控制模型；
5、步骤2：建立fdi攻击下网络化带式输送机系统的安全控制框架；
6、步骤3：设计基于二次型调节器的安全控制策略；
7、步骤4：依据步骤2建立的fdi网络攻击模型，设计了基于奇异摄动理论的组合次优安全协调控制器。
8、优选地，所述步骤1具体包括：
9、对于由弹性皮带联接的双电机驱动模块，当两电机转速不一致时，皮带受到拉伸而产生的力为：
10、
11、其中,f1和f2皮带受到拉伸而产生的相互作用力,k为弹性皮带的劲度系数,r1和r2是滚筒1和滚筒2的半径,ω1和ω2是电机1和电机2的角速度
12、将皮带产生的相互作用力看作是两台电机的额外负载,则两电机实际负载为：
13、
14、其中，tl1,tl1分别为两电机自身拖动的负载。
15、结合永磁同步电机dq0坐标系下的动态数学模型，两电机均采用idref＝0的控制策略下，得到柔性联接双永磁同步电机的数学模型。
16、
17、其中，iq1为电机1的q轴电流,iq2为电机2的q轴电流；ω1为电机1的转速，ω2为电机2的转速；laq1为电机1q轴电感，laq2为电机2q轴电感，ra1为电机1的定子电阻,ra2为电机2的定子电阻；uq1为电机1的q轴电压，uq2为电机2的q轴电压；np1为电机1的极对数，np2为电机2的极对数；为电机1的永磁磁通，为电机2的永磁磁通。
18、两电机转速调节器和q轴电流调节器的输出分别为：
19、
20、
21、结合交叉耦合控制结构，整理获得双电机驱动的带式输送机的状态空间形式：
22、
23、其中：
24、x＝[ω1ω2p1p2n1n2iq1iq2]t
25、
26、控制目标是保证两驱动电机的转速一致和转矩平衡性能，因此，选择系统的输出为：
27、
28、双电机驱动的带式输送机系统模型描述为：
29、
30、优选地，所述步骤2包括：
31、当系统状态x通过网络通道传输给控制器时，如果传感器-控制器(s-c)通道遭受到fdi网络攻击，那么控制器获得的系统状态表示为：
32、xp＝x+fd
33、其中xp为受攻击后的虚假系统状态，d为控制器受到的攻击信号(通道数据获取)，f是攻击状态矩阵，能够表示信号是否受到攻击，其中元素为1说明该信号受到攻击，元素为0说明未受到攻击。
34、一定存在一个实数矩阵ψ，使得xp表示为：
35、xp＝ψx
36、则双电机驱动的带式输送机系统在fdi网络攻击下描述为:
37、
38、优选地，所述步骤3具体包括：
39、根据lqr算法，提出以下性能指标：
40、
41、其中，qp＝ψtctcψ，rp＞0是权值矩阵，状态反馈控制输入为：
42、
43、其中，p是riccati方程的解
44、
45、优选地，所述步骤4中具体包括：
46、重写双电机驱动的带式输送机系统在fdi网络攻击下的状态空间模型：
47、
48、其中，ε＝laq1为摄动参数，h＝cψ
49、
50、由于a22是可逆矩阵，根据奇异摄动理论，原系统分解为快，慢子系统。原始系统lqr问题分解为快子系统lqr问题和慢子系统lqr问题，分解如下(1)慢子系统：
51、
52、求最优控制器us＝ksx1s，使得慢子系统性能指标最小
53、
54、其中，
55、
56、(2)快子系统：
57、
58、求最优控制uf＝kfx2f，使得快子系统性能指标最小
59、
60、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种FDI攻击下网络化带式输送机系统的安全协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种FDI攻击下网络化带式输送机系统的安全协调控制方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
3.如权利要求1所述的一种FDI攻击下网络化带式输送机系统的安全协调控制方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：
4.如权利要求1所述的一种FDI攻击下网络化带式输送机系统的安全协调控制方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：
5.如权利要求1所述的一种FDI攻击下网络化带式输送机系统的安全协调控制方法，其特征在于，所述步骤4具体包括：
【技术特征摘要】
1.一种fdi攻击下网络化带式输送机系统的安全协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种fdi攻击下网络化带式输送机系统的安全协调控制方法，其特征在于，所述步骤1具体包括：
3.如权利要求1所述的一种fdi攻击下网络化带式输送机系统的安全协调控...
【专利技术属性】
技术研发人员：马磊，章浩，王国庆，熊梦辉，杨春雨，周林娜，张鑫，赵建国，代伟，刘晓敏，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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