本发明专利技术涉及滑模容错安全控制技术领域，特别涉及一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法及系统。方法包括：建立具有参数不确定性和执行器故障的离散信息物理系统的动态模型；针对周期性DoS干扰攻击和丢包进行数学建模，获取丢包情况；根据丢包情况，结合动态模型设计状态和故障观测器，获取估计信息；设计基于估计信息的线性滑模面；基于线性滑模面设计滑模容错安全控制器；基于滑模容错安全控制器，对周期性DoS干扰攻击和丢包的离散信息物理系统，进行有限时滑模容错安全控制。本发明专利技术将滑模控制技术与容错控制方法相结合，考虑周期性DoS干扰攻击和丢包的信息物理系统的有限时滑模容错安全控制具有十分重要的现实意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及滑模容错安全控制，特别是指一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法及系统。
技术介绍
1、基于通信、计算机和控制技术的信息物理系统因其先进的感知、计算和通信能力而备受关注。信息物理系统作为一种新型智能系统，将物理空间和信息空间紧密结合，在工业自动化系统和其他大型基础设施中有着广泛的应用。在这种结构下，通信网络的开放性提高了物理系统的效率，但也带来了系统集成和安全方面的技术挑战。在信息物理系统中，dos攻击因为不需要有关系统的全面信息，能够中断数据传输，对信息物理系统的安全性造成严重威胁。因此，考虑dos攻击对系统的影响，信息物理系统的安全性受到了越来越广泛的关注。
2、在网络环境中，除了恶意网络攻击外，无线信道的固有因素，如信道老化、数据包拥塞等，也会造成随机丢包，导致系统性能下降甚至不稳定。
3、现有的滑模容错安全控制问题的研究主要考虑了由于信道老化、数据包拥塞等原因造成的丢包现象，然后周期性dos攻击也会造成丢包的情况。除了丢包以外，信息物理系统的物理层中可能会发生物理故障，并且大部分研究成果主要关注的是系统的无限行为。对此，目前针对信息物理系统还未有同时考虑周期性dos干扰攻击和丢包的有限时滑模容错安全控制方案。
技术实现思路
1、为了解决现有针对信息物理系统还未有同时考虑周期性dos干扰攻击和丢包的有限时滑模容错安全控制方案的技术问题，本专利技术实施例提供了一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法及系统。所述技术方案如下：</p>2、一方面，提供了一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述方法包括：
3、s1、建立具有参数不确定性和执行器故障的离散信息物理系统的动态模型；
4、s2、针对周期性dos干扰攻击和丢包进行数学建模，获取丢包情况；
5、s3、根据丢包情况，结合所述动态模型设计状态观测器和故障观测器，获取估计信息；
6、s4、设计基于估计信息的线性滑模面；基于所述线性滑模面设计滑模容错安全控制器；
7、s5、基于所述滑模容错安全控制器，对周期性dos干扰攻击和丢包的离散信息物理系统，进行有限时间滑模容错安全控制。
8、可选地，s1中，建立具有参数不确定性和执行器故障的离散信息物理系统的动态模型，包括：
9、建立具有参数不确定性和执行器故障的离散信息物理系统的动态模型，所述动态模型的状态方程如下述公式（1）所示：
10、（1）
11、其中，表示状态信号,表示控制输入信号，表示测量输出信号；表示执行器故障，表示外部扰动；实矩阵是指满足的有界参数不确定性，其中满足；和是已知的具有适当维数的常数矩阵。
12、可选地，s2中，针对周期性dos干扰攻击和丢包进行数学建模，获取丢包情况，包括：
13、通过下述公式（2）定义变量，描述周期性dos干扰攻击策略：
14、(2)
15、其中，为周期数；当时，表示攻击休眠时间；当时，表示第n个周期中的攻击时间；设为攻击者的动作周期，为静默期的持续时间，其中为一组正整数；
16、根据dos攻击者的周期性攻击策略，当攻击者处于休眠状态时，只考虑无线信道固有因素造成的随机丢包，在攻击时间段内，dos攻击者根据所拥有的总能量选择干扰功率对无线信道进行攻击；因此，当时，丢包是由无线信道固有因素造成的，当时，丢包是由周期性dos攻击造成的。
17、令表示在dos攻击和信道固有因素的影响下，观测器是否能成功接收到数据包如下述公式（3）所示
18、 (3)
19、将丢失的测量值替换为最新接收到的数据，得到实际测量值：
20、 (4)。
21、可选地，s3，根据丢包情况，结合所述动态模型设计状态观测器和故障观测器，获取估计信息，包括：
22、实际测量值，构造如下述公式（5）的观测器：
23、(5)
24、其中, 是的估计值，是的估计值；为待确定的状态观测器增益矩阵，为待确定的故障观测器增益矩阵。
25、可选地，s4中，设计基于估计信息的线性滑模面，包括：
26、根据所述信息物理系统的状态估计设计滑模面函数，根据所述滑模面函数，设计趋近律，进而设计基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法。
27、可选地，s4中，基于所述线性滑模面设计滑模容错安全控制器，包括：
28、滑模容错安全控制器设计如下式（6）所示
29、 (6)
30、其中，。
31、另一方面，提供了一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制系统，该系统应用于基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，该系统包括：
32、动态模型建立模块，用于建立具有参数不确定性和执行器故障的离散信息物理系统的动态模型；
33、数学建模模块，用于针对周期性dos干扰攻击和丢包进行数学建模，获取丢包情况；
34、观测器设计模块，用于根据丢包情况，结合所述动态模型设计状态观测器和故障观测器，获取估计信息；
35、滑模容错安全控制器设计模块，用于设计基于估计信息的线性滑模面；基于所述线性滑模面设计滑模容错安全控制器；
36、滑模容错安全控制模块，用于基于所述滑模容错安全控制器，对周期性dos干扰攻击和丢包的离散信息物理系统，进行有限时间滑模容错安全控制。
37、另一方面，提供一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制器，基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制器用于实现上述基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法。
38、另一方面，提供一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制设备，所述基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制设备包括：处理器；存储器，所述存储器上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令被所述处理器执行时，实现如上述基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法中的任一项方法。
39、另一方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现上述基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法中的任一项方法。
40、本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
41、本专利技术实施例中为具有周期性dos干扰攻击和丢包的信息物理系统，提供一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法。通过在统一的框架内考虑由周期性dos干扰攻击和内部信道因素造成的丢包现象，提出了一种更新策略。然后，在更新策略下设计观测器来估计系统状态和故障信息。基于估计信息设计滑模面和滑模容错安全控制器，能够保证滑模面在趋近阶段的有限时可达性，以及推导出保证闭环系统在趋近阶段和滑动阶段的有限时有界性。对于具有周期性dos干扰攻击和丢包的离散信息物理系统的有限时滑模本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述S1中，建立具有参数不确定性和执行器故障的离散信息物理系统的动态模型，包括：
3.根据权利要求2所述的基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述S2中，针对周期性DoS干扰攻击和丢包进行数学建模，获取丢包情况，包括：
4.根据权利要求3所述的基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述S3，根据丢包情况，结合所述动态模型设计状态观测器和故障观测器，获取估计信息，包括：
5.根据权利要求4所述的基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述S4中，设计基于估计信息的线性滑模面，包括：
6.根据权利要求5所述的基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述S4中，基于所述线性滑模面设计滑模容错安全控制器，包括：
7.一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制系统，所述基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制系统用于实现如权利要求1-6任一项所述基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述系统包括：
8.一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制器，其特征在于，所述基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制器用于实现如权利要求1-6任一项所述基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法。
9.一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制设备，其特征在于，所述基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制设备包括：
10.一种计算机可读取存储介质，其特征在于，所述计算机可读取存储介质中存储有程序代码，所述程序代码可被处理器调用执行如权利要求1至6任一项所述的方法。
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【技术特征摘要】
1.一种基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述s1中，建立具有参数不确定性和执行器故障的离散信息物理系统的动态模型，包括：
3.根据权利要求2所述的基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述s2中，针对周期性dos干扰攻击和丢包进行数学建模，获取丢包情况，包括：
4.根据权利要求3所述的基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述s3，根据丢包情况，结合所述动态模型设计状态观测器和故障观测器，获取估计信息，包括：
5.根据权利要求4所述的基于观测器方法的有限时滑模容错安全控制方法，其特征在于，所述s4中，设计基于估计信息的线性滑模面，包括：
6.根据权利要求5所述的基于观测器方法的有限...
【专利技术属性】
技术研发人员：胡艳艳，关馨郁，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：
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