摘要：针对一类隐蔽虚假数据注入(FDI)和执行器故障共存的工业信息物理融合系统(ICPS),将数据驱动与机理解析方法有机结合,研究综合安全控制与通讯协同设计问题.首先,设计一种服从指数型自适应律的离散事件触发通讯机制(ADETCS),并构建可同时抵御网络FDI攻击和物理部件故障的自适应ICPS框架;然后,基于数据驱动技术,通过优选和优化建立FDI攻击的预测模型PSO-CatBoost,对攻击进行准确重构和补偿;接着,借助于增广型Lyapunov-Krasovskii泛函、改进仿射Bessel-Legendre不等式等少保守性技术,推导出鲁棒观测器和综合安全控制器的求解方法;最后,通过四容水箱实例验证所提出方法的有效性.实验结果表明:将数据驱动的隐蔽FDI重构补偿与机理解析的补偿误差抑制深度融合,主被动协同有效容侵了网络攻击,结合对故障的主动容错,并在ADETCS下随系统行为变化自适应调整触发参数,可显著提升ICPS的双重安全防御能力,节约更多的网络资源.

摘要：针对一类虚假数据注入(FDI)攻击与故障共存的工业信息物理系统(ICPS),在新型自适应离散事件触发通信机制(ADETCS)下,研究了综合安全控制与通信的协同设计问题。引入ADETCS取代传统离散事件触发通信机制,构建安全与通信可自适应协同优化运行的ICPS架构;通过对ADETCS中阈值函数的优化设计,获得一种可随系统动态行为双向连续变化的新型ADETCS;在该机制下,基于主动容侵和容错的思想,通过构造Lyapunov泛函,借助新型Bessel-Legebdre不等式、锥补线性化(CCL)等少保守性技术,在统一的自适应变采样框架下,推证出鲁棒估计器与综合安全控制器的求解方法,使ICPS可同时防御FDI攻击与故障,并具有更优的自适应通信调节能力。仿真结果表明:新型ADETCS中阈值函数的巧妙设计及CCL的应用,相较现存通信机制和设计方法,可使ICPS的综合安全控制性能与资源节约获得更优的折中平衡。

摘要：针对一类有限能量拒绝服务(denial of service,DoS)攻击与执行器故障共存的工业信息物理系统(industry cyber-physical system,ICPS),研究了综合安全控制与通信协同设计问题。首先,考虑单侧网络遭受DoS攻击的情形,构建了ICPS综合安全控制架构,并从防御者的视角通过分析不同能量级DoS攻击对系统的影响差异,制定了相应的能量分级标准;其次,设计了DoS攻击的能量分级检测机制,并对小能量攻击以弹性控制鲁棒应对,对大能量攻击提出了一种PD(proportional-differential)数据重构补偿策略,提升了ICPS对DoS攻击的主动防御能力,而安全系数的引入又使主被动容侵得以交融协同;接着,在同一非均匀数据传输机制下,通过给出的观测器与综合安全控制器的设计方法,实现了对不同能量等级DoS攻击的主被动混合容侵、执行器故障主动容错,并与通信协同设计的目标;最后,通过四容水箱系统仿真验证了所得理论结果的有效性。

摘要：介绍编组站机车综合安全控制系统的构成和功能,并提出典型编组站的工程应用方案。