虚假数据注入攻击下基于扩张观测器的滑模控制研究

来源：南京信息工程大学学报·自然科学版杂志2023年第4期北京时间：

作者：赖琛，郑柏超，陈志鹏，王海风

单位：赖琛,南京信息工程大学 自动化学院, 南京, 210044,郑柏超,南京信息工程大学 自动化学院, 南京, 210044;南京信息工程大学 大气环境与装备技术协同创新中心, 南京, 210044,zhengbochao81@126.com陈志鹏,南京信息工程大学 自动化学院, 南京, 210044,王海风,南京信息工程大学 自动化学院, 南京, 210044

摘要：针对虚假数据注入(FDI)攻击下的信息物理系统(CPS),研究了一种基于滑模和扩张观测器的控制方法.首先对系统进行动态线性化,构造了扩张观测器并对观测误差的收敛条件进行了分析.其次,设计了积分滑模面,通过线性矩阵不等式的形式导出滑动模态系统的渐近稳定判据,求出了系统满足L2 增益性能的滑模向量.接着,基于指数趋近律,提出了用来消除量化误差和广义干扰的自适应积分滑模控制器,以使系统能到达滑模面.该方法估计精度高、响应速度快,对FDI攻击和量化参数失配具有较强的鲁棒性.最后,数值仿真验证了该方法的有效性.

关键词：信息物理系统(CPS);虚假数据注入攻击(FDI);扩张观测器;滑模控制;安全控制

基金资助：国家自然科学基金(61973169);江苏省自然科学基金(BK20201392);江苏高校青蓝工程项目 (R2021Q04)