基于主动防御机制的多尺度自主体网络协同控制

Security threats are the main causes of major accidents in multi-agent networks. How to develop some novel active defense mechanisms to curb their harm is urgently needed. Unfortunately, the existing active defense mechanisms of multi-agent networks focus on single-scale multi-agent networks, the obtained results are not applicable to multi-scale agent networks under security threats. Therefore, it is of great theoretical value to investigate the coordination of multi-scale agent networks based on active defense mechanism. In this respect, this project will propose some hierarchical active security detection algorithms, give some criteria for detecting security threats and estimating networks’ states, and reveal the mechanism of both multi-scale features and temporal-spatial coupling characteristics of the security threat on security detection. Subsequently, some multi-scale secure cooperative control schemes with the active protection mechanisms will be designed and several methods for analyzing the multi-scale secure coordination of the networks with non-integrity information will then be developed. Moreover, both the privacy protection multi-scale secure cooperative control algorithm and the privacy protection index associated with the multi-scale characteristics will be constructed, and sufficient conditions for the multi-scale secure coordination under non-shared privacy information will be further established. This project will put forward a preliminarily active defense system of multi-scale agent networks under the security threat, which has important guiding significance for preventing and curbing the occurrence of security accidents for multi-agent networks.

安全威胁是造成多自主体网络重大安全事故的主要原因，亟需发展新型主动防御机制以遏制其危害。而现有的基于主动防御机制的多自主体网络研究只考虑单一尺度，无法用于应对安全威胁下具有多尺度特征的多自主体网络。因此，开展基于主动防御机制的多尺度自主体网络协同控制研究具有重要理论价值。鉴于此，本项目拟设计层次化主动安全检测算法，建立同时实现网络安全检测和网络状态估计的判别条件，揭示多尺度特征和安全威胁时空耦合特性对安全检测的作用机制；拟提出具有主动防护机制的多尺度安全协同控制策略，发展非完整信息下多尺度安全协同分析方法；拟构建具有主动隐私保护机制的多尺度安全协同控制算法和符合多尺度特征的隐私保护指标，建立非共享隐私信息下多尺度安全协同的充分条件。本项目将初步建立安全威胁下多尺度自主体网络的主动防御体系，对防范并遏制多自主体网络安全事故的发生具有重要指导意义。

安全威胁是造成多自主体网络重大安全事故的主要原因，亟需发展新型主动防御机制以遏制其危害。而现有的基于主动防御机制的多自主体网络研究只考虑单一尺度，无法用于应对安全威胁下具有多尺度特征的多自主体网络。本项目以多尺度自主体网络为对象，研究其在安全威胁下的主动防御机制设计。主要研究内容为：.1.混杂奇异摄动系统理论是安全威胁下多尺度自主体网络协同控制的基础核心理论。已有研究对系统动力学假设较强，无法刻画安全威胁下多尺度自主体网络。鉴于此，充分挖掘系统混杂特征蕴含的积极因素，发展了子模态均不稳定奇异摄动切换系统和连续/离散动力学均不稳定奇异摄动脉冲系统的分析方法及其稳定性判据。该结果弱化了系统的稳定性要求，兼顾了混杂特征的镇定和扰动作用，揭示了奇异摄动参数上界与混杂特征量的关系。.2.安全威胁在多尺度网络节点和多尺度自主体网络的传播机理不明，现有主动防御机制只考虑单一尺度多自主体网络。鉴于此，围绕多尺度节点，综合利用奇异摄动分解技术、自适应控制技术和滑模技术设计了系列本地主动防御机制，解决了执行器故障和网络攻击作用于多尺度节点的本地安全检测和控制问题；围绕多尺度自主体网络，综合状态增广技术和自适应技术，设计了系列安全分布式一致性协议，解决了多尺度自主体网络的主动安全检测、防护设计和隐私保护问题。.3.竞争神经网络和电池储能系统是典型多尺度自主体网络。现有研究未能充分挖掘其多时间尺度特征，导致相关结果存在较大的保守性。鉴于此，基于主从同步框架设计了不依赖多时间尺度因子的固定时间同步控制律，为多时间尺度竞争神经网络的同步研究提供了新策略；综合有限时间稳定性理论和一致性理论设计了基于预定时间分布式观测器的电池储能系统的协同控制律，为解决电池储能系统的荷电状态均衡和功率跟踪协同控制问题提供了新方案。.本项目对防范并遏制多自主体网络安全事故的发生具有重要指导意义。