Contexto:

La motivación de este artículo es la necesidad de mejorar la resiliencia en sistemas de control industriales. Muchos de los sistemas de control que operan actualmente en la industria fueron diseñados e implementados antes de que se diera el boom de las comunicaciones (cableadas a inalámbricas) dentro de los sistemas de control industrial. Sin embargo, estos sistemas funcionan conectados en red. Dicho incremento en la conectividad ha hecho que estos sistemas sean susceptibles a ataques cibernéticos que buscan degradar la operación adecuada del lazo de control con tan solo afectar un sensor.

Método:

Se utilizan conceptos de control tolerante a fallos y teoría de control clásica para demostrar que es posible estimar el estado del sistema sin una de las salidas del sistema (cualquiera). Esto se emplea para recalcular la acción de control a partir de un algoritmo que detecta y aisla el ataque, evitando que este sea realimentado al sistema y, por ende, mitigando su efecto. Este trabajo muestra la efectividad de nuestra propuesta con simulaciones desarrolladas sobre Matlab y Simulink para un sistema de cuatro tanques.

Resultados:

Este trabajo demuestra que se puede diseñar un banco de observadores de entrada desconocida para recuperar la información real de sensores atacados, i.e., la información del sensor sin el efecto del ataque. Por lo tanto, el estimado obtenido de dicho banco de observadores puede utilizarse para para recalcular la acción de control que mitigue el efecto del ataque.

Conclusiones:

Esta mitigación previene que ataques en algún sensor puedan comprometer significativamente el desempeño del sistema, mejorando su resiliencia a partir únicamente de la modificación de la arquitectura del controlador digital. Este desarrollo está limitado a ataques que ocurren uno a la vez en cualquier sensor, pero que aún así pueden afectar fuertemente el desempeño del sistema. Los trabajos futuros abordarán la extensión de los resultados a situaciones donde ocurran ataques simultáneos en más de un sensor y/o considerarán ataques en los actuadores del sistema.

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