摘要
随着现代控制技术和网络通信技术的飞速发展，低成本易维护的网络化控制系统在众多领域得到广泛应用.模型预测控制(ModelPredictiveControl,MPC)由于具有满足系统约束下处理多变量耦合、优化控制命令的优势，已成为处理网络化控制系统的主要控制方式之一.值得注意的是，网络化MPC策略的设计需要同时考虑网络安全、网络带宽受限以及MPC计算的复杂度等问题.因此，研究减少网络化MPC的信号传输次数、减少求解MPC优化问题次数，以及有效应对网络攻击的问题具有重要价值.本文主要研究双侧(传感器-控制器，控制器-执行器)拒绝服务攻击(Denial-of-serviceattacks,DoSattacks)下带有双率采样的网络化控制系统动态事件触发MPC设计问题.具体研究内容如下： （1）针对带有双侧网络攻击和时变时延的双率采样受扰系统网络化控制问题，提出一种基于双通道动态事件触发传输机制的输出反馈MPC设计方法.假设系统输出由两类不同周期的传感器进行双率采样，并通过各自通道传输到网络另一端的观测器.首先，考虑到DoS攻击与事件触发传输对网络化系统的耦合作用设计一类攻击依赖型动态事件触发传输机制，并根据DoS攻击情形设计不同的传输规则，以减少攻击后频繁触发对通讯资源的损耗.其次，为了减少双侧网络攻击对系统的影响，提出一种双率采样观测器和MPC的联合设计方法.通过使用系统的估计状态和预测状态来融合被触发的双率采样系统输出，提出一种新的补偿异步到达数据的匹配机制来优化观测器设计.使用不变集原理给出输出反馈MPC算法的递归可行性的充分条件，通过Lyapunov-Krasovskii函数方法得到保证攻击依赖型动态事件触发模型预测控制系统H∞性能的充分条件.最后，数值例子验证所提动态事件触发MPC策略的有效性. （2）针对带有双侧DoS攻击的非线性受扰网络化控制系统，提出一种基于动态事件触发机制的双模MPC设计方法.首先，建立一个由本地控制器、远程控制器和判断两者切换的智能判断器组成的双模MPC架构.智能判断器通过预先设计的规则来决定两种控制器间的切换.其次，考虑传感器-控制器信道间离散事件触发传输机制以及DoS攻击对非线性网络化控制系统的影响，构建一种新的数学模型以表征DoS攻击，进一步建立双模控制器切换的闭环系统.给出基于动态事件触发机制的双模MPC系统输入到状态实际稳定的充分条件，并使用极点配置法得出本地控制增益.最后，数值例子验证所提的基于动态事件触发机制的双模MPC策略的有效性.
NETL