网络化控制系统(Networked Control Systems,NCS)具有布线成本低,可靠性较高,可扩展性较强等优点,在日常生产、生活中的应用越来越广泛。然而,NCS除了存在着传统的网络时延、数据包丢失等问题,也遭遇了安全攻击问题这样新的挑战。一方面,随着TCP网络协议商业标准化的形成,打破了NCS的封闭性,无形中增加了NCS受到外界攻击的机会。另一方面,攻击方发现系统漏洞的能力与掌握攻击技术的能力都在不断提升,从外部攻击系统网络的手段也变得越发多样化、复杂化。因此,NCS的安全性问题已经逐渐成了NCS研究领域的重点问题之一。本文以NCS为研究对象,结合传统的网络时延问题,针对DoS攻击和重放攻击这两类不同攻击,采用切换系统分析方法,研究了遭受攻击的NCS性能分析和控制器设计。论文的具体内容如下:1)基于课题的背景与意义,分析了NCS中网络时延和安全性问题,重点介绍了DoS攻击和欺骗攻击的作用原理,最后概括了目前针对NCS安全性研究的国内外现状。2)研究DoS攻击对系统性能的影响以及设计其稳定化控制器。在DoS攻击过程中,NCS的传感器无法及时接收到测量信息或者执行器无法及时获取控制信息。本文对DoS攻击的处理方法是,系统一旦遭受DoS而无法实时更新数据时,就让执行器保持之前时刻的最新数据。首先,把遭受DoS攻击的系统建模成闭环切换系统模型。接着,基于切换系统的分析方法,给出使得该闭环系统指数稳定的一个充分条件,并设计其稳定化控制器。进一步,还给出一个DoS攻击发生的概率上界,只要DoS攻击发生的概率不大于该上界,那么一段时间内不论DoS攻击如何作用于系统,总能保证该系统是指数稳定的。最后,在仿真示例中验证了此结果的有效性。3)以具有短时延的NCS为研究对象,研究DoS攻击对其性能的影响,即同时考虑短时延和DoS攻击这两个问题对NCS性能的影响。首先,通过重新定义采样时间的处理方法,把系统的短时延和DoS攻击这两个问题统一建模成同时包含稳定子系统和不稳定子系统的闭环切换系统模型。随后,用切换系统的分析方法给出了所考虑的执行周期比采样周期更快的这一类系统指数稳定的一个充分条件。进一步,通过所给的保性能控制水平,设计该系统的最优保性能控制器。最后,通过仿真示例验证了所设计保性能控制器的有效性。4)研究重放攻击对系统性能的影响以及设计其稳定化控制器。重放攻击先通过网络监听,来记录一段时间内的系统数据,继而在之后某段时间内把监听到的历史数据投放至网络,而使可能导致系统执行器不断运行历史数据。文中首先,采用执行器执行周期比传感器采样周期更快这样的策略,分析了系统在每个执行周期内的状态量变化情况。随后,通过设定攻击方从获取数据到投放攻击数据之间所持续的最长时间这样一个上界,把遭受重放攻击的系统建模成包含有限个数的闭环切换系统模型。进一步,用切换系统的分析方法,给出该闭环系统指数稳定的一个充分条件,并设计其稳定化控制器。最后,在仿真示例中验证了此结果的有效性。最后,对本文研究工作进行了总结,以及提出了对未来研究的展望。