面向异步DoS攻击的非线性多智能体系统协同输出调节研究

In recent years, with the rapid development of cyber-physical system and internet technology, network security control has become one of the most important research directions in the control field. However, for multi-agent network control systems, the related research work has not yet been carried out. Aiming at the nonlinear multi-agent network control system under asynchronous DoS attacks, in order to save communication resources, this project will design a distributed event-triggered control scheme to study the corresponding cooperative output regulation problem. Firstly, based on the internal model principle, this project intends to convert the corresponding cooperative output regulation problem into the stability problem for nonlinear augmented multi-agent systems under asynchronous DoS attacks. Then, combining the ISS Lyapunov theory with DoS attacks model, a distributed event-triggered control scheme is proposed to stabilize the above augmented multi-agent system, and realize the cooperative output regulation for nonlinear multi-agent systems under asynchronous DoS attacks. On the basis of the above results, the project will further study the cooperative group output regulation problem for nonlinear multi-agent systems under asynchronous DoS attacks. Finally, the effectiveness of the proposed control scheme will be verified by the multi-UAV collaborative control platform in the research group. And the above works will promote the research and development of safety cooperative control theory of multi-agent systems.

近年来，随着信息物理系统和互联网技术的快速发展，网络安全控制已成为控制领域最重要的研究方向之一。然而，针对多智能体网络控制系统而言，相关的研究工作还没有得到开展。鉴于此，本项目拟从节约通讯资源的角度出发，设计事件触发控制方案研究面向异步DoS攻击的非线性多智能体系统协同输出调节问题。首先，本项目拟基于内模原理将相应的协同输出调节问题转化为面向异步DoS攻击的非线性增广多智能体系统稳定性问题。然后，依据ISS李亚普诺夫函数分析理论，结合DoS攻击模型，设计全局分布式事件触发控制方案镇定增广多智能体系统，从而实现面向异步DoS攻击的非线性多智能体系统协同输出调节。在此基础上，本项目将进一步研究面向异步DoS攻击的非线性多智能体系统协同群输出调节问题，并依据课题组的多无人机协同控制平台实验验证所提控制方案的有效性，从而推动多智能体系统安全协同控制理论的研究与发展。

在多智能体系统信息通讯渠道遭受恶意网络攻击（包括DoS攻击、数据重放攻击、错误数据注入攻击等）背景下，本项目建立了基于事件驱动和数据驱动的全局分布式控制方案，解决了多智能体系统一系列协同控制问题，包括一致性、编队控制、跟踪控制及输出调节问题。首先，本项目建立了混杂网络攻击信号模型，该模型对攻击信号的类型、攻击时长、攻击频率未作约束限制。然后，依据ISS李亚普诺夫函数分析理论、图论、内模原理、预测控制等，结合网络攻击模型，设计全局分布式事件触发控制/数据驱动切换控制方案实现了面向异步混杂网络攻击的复杂多智能体系统的安全协同控制。在此基础上，本项目进一步研究了面向异步DoS攻击的非线性多智能体系统协同群输出调节问题，并依据课题组的多无人机协同控制平台实验验证所提控制方案的有效性，从而推动多智能体系统安全协同控制理论的研究与发展。综上所述，基于本项目的实施，相关的重要结果如下：1）建立了混杂的网络攻击模型，该模型摒弃了现存文献中对网络攻击信号类型、攻击时长、攻击频率等属性的约束限制；2）针对复杂的协同控制问题，设计了全局分布式事件触发控制方案，实现了节约通讯资源，提高控制效率的设计初衷；3）在事件驱动控制研究的基础上，提出了分布式数据驱动控制方案，该控制方法不仅有效地解决了混杂网络攻击引入的难题，而且相关成果也推动了大数据理论与协同控制的交叉融合发展；