网络攻击下Markov跳跃系统的异步滑模控制问题

This project investigates the asynchronous sliding mode control problem of Markov jumping systems under cyber-attacks. This work is to expand the sliding mode control method to the field of reliable control and non-fragile control. Due to the structural specificity of Markov jumping system and sliding mode control under asynchronous switching, the research on this problem is quite complex and difficult..Based on the structural characteristics of Markov jumping systems, stochastic analysis and Lyapunov stability theory, using the model augmented method and control theory, this project analyzes the influence of asynchronous conditions caused by cyber-attacks on the system dynamic performance. The design problem of asynchronous sliding mode control to ensure the stochastic stability of the system and the cooperative design of sliding mode control gain and controller mode are studied, and the optimization algorithm of asynchronous sliding mode control design is given..The implementation of this project can not only effectively improve the dynamic performance of Markov jumping systems under adversarial cyber-attacks, but also enrich and improve the theoretical method of Markov jumping systems. Moreover, it can broaden the research and application fields of sliding mode control and Markov jumping systems. Therefore, the research of this topic has important theoretical and practical significance.

研究Markov跳跃系统在网络攻击下的异步滑模控制问题。本研究工作是将滑模控制方法向可靠控制和非脆弱控制领域的拓广。由于异步切换下Markov跳跃系统和滑模控制在结构上的特殊性，使得对该问题的研究具有相当的复杂性和难度。.本项目以Markov跳跃系统为研究对象，分析网络攻击引起的异步情况对系统动态性能的影响，根据Markov跳跃系统的结构特点，基于随机分析和Lyapunov稳定性理论，运用模型增广方法和控制理论，研究保证系统随机稳定性的异步滑模控制设计问题，以及滑模控制增益与控制器模态的协同设计问题，给出异步切换下滑模控制设计的优化求解算法。.通过本项目的实施，不仅能有效改善网络攻击下Markov跳跃系统的动态性能，进一步丰富和完善Markov跳跃系统的理论方法，而且能拓宽滑模控制方法和Markov跳跃系统的研究与应用领域。因此，本课题的研究具有重要理论和实际意义。

Markov跳跃系统在分析具有动态/结构突变特性的实际系统中发挥了重要作用，一直是国际控制领域的研究热点，而模态信息对系统设计和分析有重要影响。对于网络攻击导致的系统模态信息缺失，如何描述/处理控制器的异步问题，实现系统更好的动态性能，是Markov跳跃系统分析与综合中的关键问题。.本项目从分析不同网络攻击导致模态信息缺失对系统动态性能的影响入手，对Markov跳跃系统在网络攻击下的异步滑模控制问题开展了深入而富有成效的研究工作，取得了一系列具有创新性的研究成果。.重要成果包括：（1）建立了注入式攻击下Markov跳跃系统的滑模控制策略，给出了系统参数完全已知、转移概率部分未知、系统状态不可测等情况下系统稳定的充分条件；建立了网络攻击导致信道资源受限情况下的Markov跳跃系统异步滑模控制策略；（2）建立了拒绝服务攻击下的滑模控制策略，给出了间歇性拒绝服务攻击导致模态未知的异步滑模控制策略及系统稳定的充分条件和求解算法；（3）建立了信道衰落下的滑模控制策略，利用基于Markov链的随机调度协议对通信信道进行调度，通过构建补偿机制估计调度协议下未被传输的信息，建立了Markov跳跃系统在衰落信道下基于调度协议的滑模控制策略；（4）实现了网络攻击下滑模控制方法的推广研究，建立了注入式攻击下直流微电网系统的滑模控制策略，解决了直流微电网系统的安全控制问题。.本项目所取得研究成果已在国内外控制领域重要学术期刊和会议上发表论文15篇，SCI收录8篇，申请2件软件著作权。.本项目研究工作根据Markov跳跃系统结构特点，提出了保证系统稳定性和期望性能的异步滑模控制设计方法，建立了基于控制模态估计的异步滑模控制策略，解决了多种约束条件下Markov跳跃系统控制问题，给出了异步问题下的稳定性条件，保证了网络攻击下Markov跳跃系统的动态性能。