1.一种有色噪声下的网络化运动控制系统攻击辨识方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:
1)确定网络化运动控制系统传递函数;
通过系统辨识,确定网络化运动控制系统传递函数如式(1)所示:其中G(s)为网络化运动控制系统的传递函数,K,Ts为辨识出来的参数;
2)建立网络化运动控制系统状态空间方程并离散化,过程如下:
2.1)考虑系统中存在执行器攻击、传感器攻击以及有色噪声的情况,将上述传递函数转换为状态空间方程并对其离散化,如式(2)所示:其中A为系统的状态矩阵,B为输入矩阵,x表示系统状态量,u为系统输入,wi表示有色噪声,fa表示执行器攻击,fs表示传感器攻击,E和D表示攻击增益矩阵;
2.2)对系统进行增广,将fs作为新的状态变量,令 得到增广后的状态空间方程,如式(3)所示:
其中,
3)构建鲁棒观测器并通过矩阵不等式求解观测器增益,过程如下:
3.1)设计鲁棒观测器如式(4)所示:
其中 表示系统状态量 的估计值, 表示对执行器攻击fa的估计值,表示输出y的估计值,L、F表示需要设计的鲁棒观测器增益;
3.2)构建矩阵如式(5)所示:
其中*表示对称元素,P表示待求解的正定矩阵,r表示给定标量,l表示单位阵;
3.3)求解矩阵不等式Φ<0,得到P、r和鲁棒观测器参数L和F,从而由鲁棒观测器(5)实现对执行器攻击和传感器攻击的准确估计;
4)对含有执行器攻击和传感器攻击及有色噪声的输出信号进行EMD去噪重构;
EMD方法是依据数据自身的时间尺度特征,将一个复杂信号分解为若干频率不同的简单信号,利用EMD对含有执行器攻击和传感器攻击及有色噪声的输出信号进行分解,并剔除高频分量,将剩下的分量合并重构,即可得到去噪后的输出信号;
5)构建中间观测器并通过矩阵不等式求解观测器增益,过程如下:
5.1)定义中间变量如式(6)所示:
其中上标"T"表示矩阵的转置,ζ表示中间变量,fa表示执行器攻击, 表示增广后的系统状态量, 表示攻击增益,ω调优参数;
5.2)基于中间变量,设计中间观测器如式(7)所示:其中上标"T"表示矩阵的转置,表示系统状态量 的估计值, 表示中间变量ζ的估计值, 表示对执行器攻击fa的估计值,表示输出y的估计值,L表示需要设计的中间观测器增益;
5.3)构建矩阵如式(8)所示:
其中*表示对称元素,P1表示待求解的正定矩阵,H表示待求解的矩阵,P2表示带求解标量,ω为调优参数,ε为给定标量,I表示单位阵,Π11,Π12,Π22表示中间矩阵:
5.4)求解矩阵不等式Π<0,得到P1,H,则中间观测器增益L如式(9)所示:L=P-1H (9)其中上标"-1"表示矩阵的逆,从而由中间观测器(7)实现对执行器攻击和传感器攻击的准确估计。