网络攻击下多智能体系统安全趋同控制研究

This project conducts research on the security of multi-agent systems under adversarial attacks and consensus control design. This project focuses on two aspects, one of which is how to guarantee secure and reliable consensus control performance under passive incomplete data caused by network attacks, such as data dropouts, delays, disordering, and false information, and the other one is how to balance the secure consensus control performance and data demand by actively means, such as sampling and quantization. The main research objectives include control security analysis in face of incomplete data, control system design under incomplete data condition, and experimental verification with actual system. The conduct of this project will help to understand the restrictive relationship between incomplete data and secure consensus performance quantitatively, and promote further developments of consensus theory for multi-agent systems.

本项目旨在网络攻击环境下进行多智能体系统趋同控制的安全性问题及相应控制系统设计的研究，着重考虑系统如何在恶意攻击造成数据丢包、延迟、错序、篡改等多种数据不完备环境下保持安全可靠的控制性能，以及如何通过采样、量化等多种主动手段实现控制性能指标和数据量需求之间的平衡。主要包含网络攻击导致不完备数据下的趋同控制器可靠性和安全性分析、数据不完备环境下的控制系统设计以及实际系统实验验证等研究内容。本项目有助于定量地理解网络攻击与趋同控制安全性能之间的制约关系，促进多智能体系统趋同控制理论的发展。

本项目主要围绕网络攻击下多智能体系统分布式趋同控制器分析与设计问题开展研究工作。首先，研究梳理了控制系统中主流网络攻击的特点，揭示了网络攻击造成控制系统数据不完备与分布式趋同控制性能之间的制约关系。其次，分别针对拒绝服务（DoS）攻击、欺骗攻击及隐私窃听攻击等不同类型网络攻击，进行了多智能体网络分布式趋同控制系统设计及对应算法安全性能分析工作。最后，以无线传感器网络时钟同步和多无人机协同编队为实验，对提出的算法进行了实验验证。本项目的研究揭示了分布式趋同控制方法应对网络攻击造成数据不完备情形下的能力，促进了多智能体系统趋同控制理论的发展及潜在的应用。在本项目的执行过程中，共发表学术论文15篇，其中国际SCI源期刊论文8篇。申请发明专利3项，其中已授权2项。协助培养硕士研究生10名，博士研究生2名。