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申请/专利权人：兰州理工大学

摘要：本发明系一种面向混合网络攻击的信息物理系统安全预测控制方法及装置，涉及系统网络安全技术领域。本发明为避免预测误差过大，导出了影响系统稳定性的预测累积误差上限，并提出基于事件触发策略的截止步长预测方案，即考虑拒绝服务和虚假数据注入攻击模式的混合攻击数学模型，构建所述截止步长下的系统切换模型，并利用该切换模型对信息物理系统的安全预测进行控制。本发明可实时调整控制策略来优化系统性能；并能有效应对不确定性、网络攻击等复杂特性。

主权项：1.一种面向混合网络攻击的信息物理系统安全预测控制方法，其特征在于，包括：S1、构建预测模型，并确定预测模型中模式依赖的状态反馈控制器；S2、根据状态反馈控制器输出的预测状态与信息物理系统实际状态，得到累积误差；以所述累积误差与预测状态之间的关系作为截止触发条件，并根据所述截止触发条件确定截止步长；所述截止触发条件为： 式中，表示预测状态向量，ei表示累积误差，μ表示触发参数，Ω表示触发权重矩阵；且||ei||≤Γ 式中，Γ表示累积误差的上界，G表示已知的矩阵，λ表示取矩阵最大的特征值，A，B分别是具有适当维数的常数矩阵，K1表示预测控制器的增益；所述截止步长为： 式中，N表示预测截止的步长，sup表示集合的上确界，Γ表示累积误差的上界，λ表示取矩阵最大的特征值，μ表示触发参数，x0表示初始状态，Ω表示触发权重矩阵，A，B分别是具有适当维数的常数矩阵，K1表示预测控制器的增益；S3、确定混合网络攻击数学模型，并基于所述数学模型构建所述截止步长下的切换系统模型；所述混合网络攻击数学模型包括：DoS攻击模式下的数学模型为： 式中，SDoSk代表周期DoS攻击模式，集合[nT,nT+Toff表示网络通信安全，集合[nT+Toff,nT+T表示网络通信被DoS攻击阻断，Toff∈R＞0Toff＜T表示周期DoS攻击处于休眠状态，DoS攻击活跃周期上限为πM，休眠周期下限为πm；FDI攻击模式下的数学模型为： 式中，表示控制器至执行器端网络所受到的FDI攻击信号，ui表示控制信道未受到FDI攻击，表示遭受到受到FDI攻击后的控制信号，αi表示符合伯努利分布的随机变量，表示FDI攻击概率且满足以下概率分布：基于所述数学模型构建的截止步长下的切换系统模型为： 式中，K1表示预测控制器的增益，K2表示DoS攻击休眠期的控制器增益，ei代表累积误差，A、B分别是具有适当维数的常数矩阵，δi表示系统的模型不确定性，N代表预测模式下的截止步长，πM表示DoS攻击活跃期上限，πm表示休眠期下限，xi代表系统状态向量；S4、利用所述切换系统模型，对信息物理系统的安全预测进行控制。

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