无界网络攻击下多群体异构多智能体系统的自适应弹性控制

We introduce a new concept of cooperative and adversarial multi-group cyber-physical systems. This networked system consists of heterogeneous cooperative leaders and followers, as well as adversarial attackers. The lack of global situational awareness in distributed settings makes each local agent prone to cyber-attacks and infiltrations. Each agent is unaware of the motives and true intents of its neighbors. Secure and resilient control protocols are essential for the networked multi-group systems to prevent the adversarial agents' attacks from propagating across the network. The distributed resilient control methods in the existing literature are mainly limited to dealing with bounded disturbances/noises and faults, which are caused unintentionally. However, attacks can be intentionally designed to maximize the damage to the cyber-physical systems, and hence, can be unbounded. We seek to address the consensus problem of heterogeneous multi-group systems, in the presence of unknown unbounded cyber-attacks, including the sensor attacks, the actuator attacks, and the communication link attacks. We try to develop a fully distributed adaptive control framework to ensure that the multi-group heterogeneous multi-agent systems remain stable and the uniformly ultimately bounded system performance is maintained, in the presence of unknown unbounded cyber-attacks.

我们介绍一种多群体信息物理系统的新概念。这一系统由异构的合作性的多个领导者和跟随者，以及对抗性的攻击者共同组成。在分布式的运行环境中，这些局部个体缺乏全局的态势感知，因此更容易受到网络攻击和信息渗透。每个局部智能体不知道其邻居智能体的动机和真实意图。为了防止对抗性智能体通过网络传播造成的恶意攻击，构建安全和弹性的分布式控制协议对于多群体智能体系统来说至关重要。现有文献中的分布式弹性控制方法主要限于处理无意识的有界的干扰/噪声和故障。然而，网络攻击可以被有意识地设计以最大限度地增加对信息物理系统的破坏。因此，这些攻击可以是无界的。我们寻求解决异构多群体智能体系统在未知的无界网络攻击下的安全协同问题。这些网络攻击包括传感器攻击，执行器攻击和通信链路攻击。我们将提出一种完全分布式的自适应控制框架，以确保多群体异构多智能体系统在无界的网络攻击下仍然保持一致最终有界稳定并完成一致性系统性能。

我们介绍一种多群体信息物理系统的新概念。这一系统由协同的具有异构领导者和跟随者，以及抗性的的攻击者共同组成。在分布式的运行环境中，这些局部个体缺乏全局的态势 感知，因此更容易受到网络攻击和信息渗透。每个局部智能体不知道其邻居智能体的动机和真实意图。为了防止对抗性智能体通过网络传播造成的恶意攻击，构建安全和弹性的分布式控制协议对于多群体智能体系统来说至关重要。现有文献中的分布式弹性控制方法主要限于处理无意识的有界的干扰/噪声和故障。然而，网络攻击可以被有意识地设计以最大限度地增加对信息物理系统的破坏。因此，这些攻击可以是无界的。我们寻求解决异构多群体智能体系统在未知的无界网络攻击下的安全协同问题。这些网络攻击包括传感器攻击，执行器攻击和通信链路攻击。.我们提出以下三种不同的弹性控制方法，以确保多群体异构多智能体系统在无界的网络攻击下仍然保持一致最终有界稳定并完成一致性系统性能。第一种方法是针对攻击者向传感器发起无界的攻击信号，设计了一种完全分布式的弹性控制协议。第二个方法是针对攻击者向执行器、通信通道和局部状态反馈通道发起无界的虚假数据注入攻击，设计了一种完全分布式的自适应控制框架。第三个方法是针对攻击者同时对传感器、执行器发起攻击信号，设计基于分布式的观测器、自适应补偿器的控制框架。最后，我们将把构建的第二种自适应弹性控制协议运用在改进的IEEE 34总线馈线系统上，调节孤岛微电网的频率和电压，防止恶意攻击。