Control predictivo adaptativo sin modelo y basado en datos distribuidos para múltiples trenes de alta velocidad bajo ataques de inyección de datos falsos
Autores: Zhang, Bin; Wang, Dan; Wang, Fuzhong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Control predictivo adaptativo sin modelo y basado en datos distribuidos para múltiples trenes de alta velocidad bajo ataques de inyección de datos falsos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería de Software
Palabras clave
Investiga
Operación estable
Sistemas de tren de alta velocidad
Ataques de inyección de datos falsos
Control Predictivo Adaptativo sin Modelo Distribuido
Estabilidad
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Este documento investiga el problema de garantizar la operación estable de múltiples sistemas de trenes de alta velocidad bajo la amenaza de ataques de Inyección de Datos Falsos (IDF). Debido a las características de comunicación inalámbrica de las redes ferroviarias, los sistemas de trenes de alta velocidad son particularmente vulnerables a los ataques de IDF, que pueden comprometer la precisión de los datos del tren y perturbar las estrategias de control cooperativo. Para mitigar este riesgo, proponemos un esquema de Control Predictivo Adaptativo Distribuido sin Modelo (DMFAPC), que es basado en datos y no depende de un modelo preciso del sistema. Primero, mediante el uso de un método de linealización dinámica, transformamos el modelo no lineal del sistema de tren de alta velocidad en un modelo linealizado de forma dinámica. Luego, basándonos en el modelo linealizado anterior, diseñamos una estrategia de control DMFAPC que garantiza errores acotados en el seguimiento de la velocidad del tren incluso en presencia de ataques de IDF. Finalmente, la estabilidad del esquema propuesto se analiza rigurosamente utilizando el método de mapeo de contracción, y los resultados de la simulación demuestran que el esquema muestra una excelente robustez y estabilidad bajo condiciones de ataque.
Descripción
Este documento investiga el problema de garantizar la operación estable de múltiples sistemas de trenes de alta velocidad bajo la amenaza de ataques de Inyección de Datos Falsos (IDF). Debido a las características de comunicación inalámbrica de las redes ferroviarias, los sistemas de trenes de alta velocidad son particularmente vulnerables a los ataques de IDF, que pueden comprometer la precisión de los datos del tren y perturbar las estrategias de control cooperativo. Para mitigar este riesgo, proponemos un esquema de Control Predictivo Adaptativo Distribuido sin Modelo (DMFAPC), que es basado en datos y no depende de un modelo preciso del sistema. Primero, mediante el uso de un método de linealización dinámica, transformamos el modelo no lineal del sistema de tren de alta velocidad en un modelo linealizado de forma dinámica. Luego, basándonos en el modelo linealizado anterior, diseñamos una estrategia de control DMFAPC que garantiza errores acotados en el seguimiento de la velocidad del tren incluso en presencia de ataques de IDF. Finalmente, la estabilidad del esquema propuesto se analiza rigurosamente utilizando el método de mapeo de contracción, y los resultados de la simulación demuestran que el esquema muestra una excelente robustez y estabilidad bajo condiciones de ataque.