随着计算、通信和控制技术的飞速发展,融合物理空间、信息空间和社会空间的信息物理系统(Cyber-Physical Systems,CPSs)应运而生,并广泛应用于各类重要基础设施中,对维护国家安全、保证社会稳定、促进经济发展、提高生活质量有重要意义。CPS使用开放共享的通信网络,能够适应更加复杂的工作环境、胜任更加艰巨的工作任务。然而,近年来在全球范围内频繁发生恶意网络攻击引起的CPS安全事故,造成了巨大的社会影响和经济损失。因此,研究、改善并解决恶意网络攻击引起的CPS安全问题,得到了各国政府、学术界和产业界的高度重视。拒绝服务(Denial-of-Service,DoS)干扰攻击作为DoS攻击的一种,通过干扰信道降低通信质量,严重影响了CPS的安全运行。目前,DoS干扰攻击下的CPS安全问题虽然得到了深入研究、取得了大量理论成果,但依然存在许多不足。本文为进一步解决现有研究的不足,通过建立DoS干扰攻击策略模型和攻击容忍机制,并考虑通信信道固有因素,采用理论分析与数值仿真相结合的方法,基于Markov跳变系统理论、随机系统理论,研究DoS干扰攻击下的CPS稳定性和相关控制器设计问题。主要研究内容包括以下几个方面:(1)针对CPS中的测量信道遭受DoS干扰攻击,考虑DoS干扰者能量受限和信道固有因素,建立周期攻击策略模型,分别研究周期DoS干扰攻击下的CPS状态反馈稳定和输出反馈稳定。理论推导得到保证CPS稳定的充分条件及控制器的设计算法,数值仿真验证所提出控制策略的正确性和有效性。(2)针对CPS中的测量信道遭受DoS干扰攻击,考虑DoS干扰者能量受限和信道固有因素,分别研究周期DoS干扰攻击下的CPS状态反馈保性能控制和输出反馈保性能控制。理论推导得到保证CPS稳定的充分条件及控制器的设计算法,数值仿真验证所提出保性能控制策略的正确性和有效性。(3)针对CPS中传感器能量受限且测量信道遭受随机DoS干扰攻击、测量信道和控制信道同时遭受DoS干扰攻击两种情况,考虑DoS干扰者能量受限和信道固有因素,建立攻击策略模型,分别研究DoS干扰攻击下的CPS保性能控制。理论推导得到保证CPS稳定的充分条件和保性能控制器的设计方法,数值仿真验证所提出保性能控制策略的正确性和有效性。(4)针对CPS中测量信道遭受周期DoS干扰攻击、测量信道和控制信道均采用时间触发机制且分别遭受DoS干扰攻击、测量信道和控制信道采用混合触发机制且分别遭受DoS干扰攻击三种情况,考虑信道固有因素,建立攻击策略模型,分别研究DoS干扰攻击下CPS的H_∞控制。理论推导得到保证CPS稳定的充分条件和H_∞控制器的设计方法,数值仿真验证所提出控制策略的正确性和有效性。