基于混合触发和网络攻击的网络化系统安全控制和滤波

This project focuses on the security control and filtering problem of networked system with limited resources and cyber-attacks. Recently, the security of networked systems has been a hot topic for scholars at home and abroad. However, security issue of networked systems with limited resources and cyber-attacks has not been fully investigated. It is of great importance to design a suitable resilient hybrid-triggered scheme to save limited network-bandwidth and computation resources for networked system based on cyber-attacks and limited resources. In order to alleviate the network burden and improve system performance, this project will propose a hybrid-triggered scheme in which the threshold can be adjusted automatically according to the system performance and the attack detection result. Considering the data packet loss, network-induced delay, quantization and cyber-attacks, mathematical models will be constructed to deal with the control and filtering problem for networked systems based on hybrid-triggered scheme and cyber-attacks. By using stochastic system theory, nonlinear control theory and stability theory, the joint design methods of hybrid-triggered scheme, security controller and filter will be given. Based on the internet-based network control experimental platform, the theoretical results obtained will be tested.

本项目研究资源受限和网络攻击环境下网络化系统的安全控制和滤波问题。近年来，资源受限网络化系统的安全问题一直是国内外学者的研究热点。然而，对于基于网络攻击和资源受限的网络化系统安全问题还缺乏系统的研究。针对基于网络攻击和资源受限的网络化系统，设计合理的数据传输机制来节约有限的网络带宽和计算资源具有重要意义。本项目针对网络攻击环境下的网络化系统，提出基于攻击检测的混合触发机制，使之能根据系统状态变化和攻击检测的结果自动调整触发参数，从而有效降低网络负荷，改善系统性能。考虑数据丢包、网络时延、量化、网络攻击等网络因素对系统的影响，建立基于混合触发机制和网络攻击的网络化系统数学模型，研究网络化系统的安全控制和滤波问题。利用随机系统理论、非线性控制理论和稳定性理论，联合设计网络化系统的混合触发机制、安全控制器和滤波器。利用构建的网络化系统实验平台检验所得的理论成果。

本项目基于动态事件触发机制的数据传输策略，综合考虑网络化系统中网络带宽受限、传感器饱和和网络攻击等非理想网络环境影响，针对不同的网络化系统提出了新的安全控制和状态估计方法。主要研究成果可分为如下三方面：.（1）设计了动态事件触发机制， 该机制优点是其触发参数可随系统状态变化自动调整，并且该机制也可以避免外界干扰导致的突变数据的误传，有效节约了受限的网络带宽资源。.（2）综合考虑资源受限、量化、饱和以及网络攻击的影响，研究了基于动态事件触发机制和网络攻击的非线性网络化系统的建模、分析与设计问题。.（3）考虑到欺骗攻击和系统参数摄动情形，研究了基于自适应事件触发和网络攻击的异步马尔科夫跳跃系统的非脆弱状态估计问题。..相关成果：.1.共发表论文11篇，其中SCI收录10篇，EI会议收录1篇；.2.在项目进行期间，获国家自然科学基金面上项目1项；获2021年江苏省高等学校科学技术研究成果奖二等奖（排名第3）1项；.3.项目主持人被评为江苏省青蓝工程优秀青年骨干教师；.4..在此期间，指导5名在读硕士研究生。