隐蔽攻击下多速率重介质煤矿分选系统的安全控制方法

技术领域

本发明涉及多速率重介质煤矿分选系统领域，具体涉及一种隐蔽攻击下多速率重介质煤矿分选系统的安全控制方法。

背景技术

近年来，随着自动控制技术和通信技术的发展，网络化控制系统被广泛应用。煤矿分选系统在网络化的过程中，多方面的性能得到了提升，但开放、互联的运行环境也使其更容易面临各种恶意攻击，严重影响了系统的安全运行。多速率重介质分选方法，作为目前分选效率最高的选煤方法之一，具有分选精度高、分选密度调节范围宽等特点，被广泛应用到选煤厂的建设中。为了获得较好的分选效果，提升选煤厂的经济效益，需要设计控制器使得系统在遭受隐蔽攻击时，重介质悬浮液的密度仍然能够保持在一定的安全范围内。

发明内容

为了使得系统在遭受隐蔽攻击时，重介质悬浮液的密度仍然能够保持在一定的安全范围内，本发明提供一种隐蔽攻击下多速率重介质煤矿分选系统的安全控制方法，考虑多速率重介质煤矿分选系统在受到针对给水阀门和密度传感器的隐蔽攻击的情况下，设计一种输出反馈控制器，使得系统在上述情况下仍然能保证重介质悬浮液的密度始终保持在安全的数值范围内，从而获得最佳的分选效果。

为了实现上述技术目的，本发明采用如下技术方案：

一种隐蔽攻击下多速率重介质煤矿分选系统的安全控制方法，包括如下步骤：

S1：建立受到针对给水阀门和密度传感器的隐蔽攻击的多速率重介质煤矿分选系统的模型；

S2：通过求解优化问题获得卡尔曼滤波器的新息的外椭球近似集；

S3：求解一个凸优化问题，得到期望的控制器增益。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

本发明面向多速率重介质煤矿分选系统，考虑系统遭受针对给水阀门和密度传感器的隐蔽攻击的情况下，设计了一种输出反馈控制器以最小化攻击对多速率重介质煤矿分选系统性能的影响，使得重介质悬浮液的密度始终能够保持在安全的数值范围内，从而获得最佳的分选效果，这对于提升选煤厂的经济效益具有十分重要的意义。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。

图1是本发明方法流程图。

图2是本发明方法下受到隐蔽攻击的多速率重介质煤矿分选系统状态的可达集。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步地说明。

如图1所示，一种隐蔽攻击下多速率重介质煤矿分选系统的安全控制方法，包括如下步骤：

S1：建立受到针对给水阀门和密度传感器的隐蔽攻击的多速率重介质煤矿分选系统的模型；多速率重介质煤矿分选系统的模型如下所示：

其中，k、k+1代表框架周期下的步数，n维向量x

S2：通过求解优化问题获得卡尔曼滤波器的新息的外椭球近似集；具体步骤如下：

多速率重介质煤矿分选系统采用如下形式的卡尔曼滤波器来估计状态x

其中，

定义卡尔曼滤波器的新息为

采用KL散度来描述攻击的隐蔽性，为了保证隐蔽，未受攻击和受到攻击时卡尔曼滤波器的新息间的KL散度

其中，

定义多速率重介质煤矿分选系统状态的可达集R(x

参数a、b和c根据防御者期望考察的卡尔曼滤波器的新息、过程噪声和量测噪声属于相应椭球集的概率F(a,m)、F(b,n)和F(c,m)来预先确定，其中F是卡方分布的累积分布函数；

对协方差Q进行特征值分解：

其中，diag(μ

求解如下以标量ι为变量的凸优化问题：

可以得到标量ι的值；

求解如下以矩阵Σ

其中，

可求得矩阵Σ

S3：求解一个凸优化问题，得到期望的控制器增益，具体步骤如下：

考虑多速率重介质煤矿分选系统状态的安全区域为椭球

其中，

记

求解如下以矩阵

/>

其中，

代表/>

可求得矩阵

求解如下方程组：

可以得到控制器增益L

实施例：

采用本发明的一种隐蔽攻击下多速率重介质煤矿分选系统的安全控制方法，在考虑系统发生给水阀门和密度传感器隐蔽攻击的情况下，设计控制器增益，保证重介质悬浮液的密度始终稳定在一定安全的范围内。具体实现方法如下：

参数矩阵如下：

A＝[1.6090]，B＝[-2.8595 -2.4403 -2.0825]，

w

从仿真结果来看，本发明的安全控制方法实现了隐蔽攻击下多速率重介质煤矿分选系统中重介质悬浮液的密度能够始终稳定在一定安全的范围内。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。