DoS攻击下双边遥操作系统的控制

作     者：郑凯中 

作者单位：南京邮电大学 

学位级别：硕士

导师姓名：樊春霞

授予年度：2021年

学科分类：08[工学] 0811[工学-控制科学与工程] 081201[工学-计算机系统结构] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

主      题：遥操作系统 DoS攻击 时延 模型参数不确定 事件触发机制 

摘      要：由于在遥操作系统中,信号是通过通信通道传输,系统可能会受到拒绝服务攻击(Denial of Service,DoS),而DoS攻击会影响遥操作系统的性能,甚至造成系统不稳定。当长距离传输信号时,通信通道存在时延,而含有时延的信号会产生误差,导致系统不稳定。且遥操作系统中主、从机械臂存在模型参数不确定,这也会影响遥操作系统的性能。同时在系统运行过程中,主、从机械臂都可能会受到未知外部扰动,而外部扰动会影响遥操作系统的性能,甚至造成遥操作系统的不稳定。本文研究遥操作系统在DoS攻击下的稳定性问题,同时考虑遥操作系统存在时延、模型参数不确定、外部扰动等情况。基于事件触发机制,利用位置误差结构,根据不同情况下的遥操作系统设计不同的控制器,以使系统能够稳定且有良好的性能。本文的主要研究内容如下:(1)研究理想状态下的遥操作系统在DoS攻击下的稳定性,基于事件触发机制设计控制器,使遥操作系统在无力反馈和有力反馈两种情形下受到DoS攻击都能保持稳定。(2)考虑存在定常时延和模型参数不确定情况,研究遥操作系统在受到DoS攻击下的稳定性。利用自适应律估计机械臂模型参数,并基于事件触发,融入位置误差结构设计控制器。通过仿真实验验证了该控制器能够使存在时延和模型参数不确定的遥操作系统在受到DoS攻击时保持稳定,且系统具有良好的跟踪性能。(3)考虑在参数辨识过程中,激励信号不满足持续激励条件时,研究遥操作系统在DoS攻击下的稳定性问题。引入辅助变量,使遥操作系统参数辨识过程中的激励信号满足持续激励条件,从而更准确估计出机械臂参数。考虑通信信道时变时延,基于事件触发,设计了能够抵御DoS攻击的控制器,并利用数值仿真验证了该控制器的有效性。