信息物理系统(Cyber-physical System,简称为CPS)是指由多维异构的计算单元和物理系统在网络环境中高度集成与交互,构成的一类新型智能复杂系统。当前对于CPS的安全研究和评估分为信息安全和控制安全。本文主要研究控制安全方面的问题,作为网络攻击中最隐秘、最复杂的攻击,虚假数据注入(False Data Injection,简称为FDI)攻击通过劫持物理设备(传感器、控制器等)或者网络信道实现错误数据注入或者改变信号发送策略,造成网络延迟增加、信号传输路径改变等后果而不被系统的探测机制发现进而导致系统行为异常或失稳的结果;对系统造成巨大的损害;本文的主要研究内容如下:首先,本文主要是对FDI攻击下CPS进行分析与研究,为减少FDI攻击对CPS造成的不良影响,控制系统的结构和算法需要将人和控制装置所集成系统的控制“弹性”最大化。此处的“弹性”是指系统在遭到破坏之后能恢复正常工作状态或者是性能稍有退化下的一定安全等级运行的恢复速度。根据已读相关文献,针对弹性控制的定义、如何进行性能量化及应用领域等方面进行详细介绍,并阐述弹性控制与现有的控制技术的区别与联系,最后说明弹性控制中存在的问题及后续的发展。其次,建立CPS的离散线性时不变动态系统模型—输出跟踪控制系统,运用卡尔曼滤波器对系统传输的数据进行预测校正、欧氏探测器(Euclidean-based Detector)通过计算观测数据与估计数据之间的偏差值来探测FDI攻击以及线性二次型高斯(LQG)控制器,设计能够成功躲避该系统监测、未触发探测器警报的FDI攻击序列并用仿真实例证明其有效性。最后,在以上研究内容的基础上,结合弹性控制及系统稳定条件分析,设计FDI攻击序列注入控制系统、运行安全增广系统矩阵,降低FDI攻击对系统运行的影响,减小FDI攻击下系统的性能衰减程度,提高了CPS在受到该类FDI攻击时的控制性能,并用仿真实例验证其有效性。