具有DoS攻击非线性网络的动态事件触发控制

针对非线性网络控制系统存在的拒绝服务（DoS）攻击设计一种具有动态事件触发策略的H_∞安全控制器.首先,将DoS攻击引起的丢包影响作为触发条件的不确定性,针对这个不确定性以及在静态事件触发中引入一个内部动态参数,设计动态事件触发机制,在此基础上设计具有H_∞性能的安全控制器.然后,考虑网络通道中网络诱导时延对系统的影响,建立能够体现时延上下界信息的Lyapunov-Krasovskii泛函,依据Lyapunov稳定性理论、Young’s不等式、Schur补引理、单边Lipschitz条件、二次内有界和动态事件触发条件推导出系统存在安全控制器的条件,继续利用一些特殊导数,将双线性矩阵不等式转化为一组线性矩阵不等式,从而实现触发参数与反馈增益的协同设计,同时保证存在DoS攻击的安全性能.最后,通过一个数值例子验证所提方法的有效性.     

DoS攻击下网络控制系统的记忆型事件触发控制

针对一类网络化控制系统，当考虑网络控制系统遭受PWM （Pulsewidth-Modulated）型DoS （Denial-of-Service， DoS）攻击时，提出一种基于缓存机制的记忆型事件触发机制策略.本文考虑的DoS攻击可检测，并且攻击的周期时长以及每周期内的最短休眠时间已知.为了减少网络控制系统中数据包的发送频次，本文设计了基于相对误差的新型事件触发策略，与传统事件触发策略相比，通过增加缓存器来有效利用已经发送的历史采样数据，最终达到改善系统动态过程的目的.接下来，综合考虑网络攻击和事件触发方案，建立了网络化切换系统模型，构造分段李雅普诺夫泛函，推导出系统指数稳定的结论并且对控制器增益及事件触发参数进行协同设计.最后，通过仿真案例，验证了所提出方法的有效性.     

受网络攻击影响的网络控制系统的混合H∞ 及被动控制

针对受两种随机网络攻击影响的网络控制系统(Networked Control Systems,NCS),在分散事件触发机制下,考虑网络时延,通过选取适当的Lyapunov函数,得到了闭环NCS渐进稳定的充分条件,同时使系统具有混合H∞ 及被动性能.其次,在稳定性判据下,给出控制器的设计方法.分散事件触发机制将传感器和事件触发器进行空间分布式设置,缓解了网络拥堵,攻击影响下混合H∞ 及被动控制器的设计保证网络安全的同时增强了系统的抗干扰能力.最后,通过Matlab进行仿真,验证了所提方法的有效性.     

网络化控制系统改进事件触发机制与L∞控制协同设计研究

文章研究了网络诱导延时和外部干扰约束下,网络化控制系统的改进事件触发机制与 控制协同设计策略。为了克服相对(绝对)事件触发机制在系统接近(远离)平衡点运行时数据发送率较高的局限,文章提出了综合利用状态相关信息和状态无关信息的改进事件触发机制,其能够在系统整体运行期间获得较低数据发送率。然后,建立了同时刻画事件触发机制和网络诱导延时影响的闭环时滞系统模型,得到了系统最终有界稳定的充分条件,给出了事件触发机制与控制器的协同设计方法,比要求控制器预先给定的两步设计方法更方便。最后,仿真验证了所提方法的有效性。     

Markov跳变系统的非同步事件触发耗散容错控制

本文主要研究一类具有执行器故障的Markov跳变系统的非同步事件触发耗散容错控制问题.通过引入非同步事件触发器来降低传感器的采样数据传输频率,从而降低通信消耗.采用两个独立的隐Markov模型分别描述触发器、控制器与原系统之间的非同步现象.在此框架下,基于Lyapunov稳定性和耗散理论,得到了闭环控制系统在执行器存在故障的情况下随机稳定并严格耗散的充分条件.并借助矩阵不等式变换技术给出了触发器和控制器矩阵参数的求解方法,实现了触发器和控制器的协同设计.最后,通过仿真研究验证了所提出的设计方法的有效性.     

网络串级控制系统的事件触发控制器设计

为了减少有限网络带宽不必要的浪费,针对一类网络串级控制系统,首次引入事件触发机制,并在此基础上考虑系统的串级控制器设计问题,通过对系统稳定性进行分析,设计可靠的主控制器和副控制器.考虑信号传输造成的时延影响,首先建立带有事件触发机制的网络串级控制系统数学模型;然后利用李雅普诺夫稳定性理论和线性矩阵不等式技术,给出基于事件触发机制的系统稳定的充分条件,并且设计相应的主控制器和副控制器;最后通过仿真实例验证所提出的方法在网络串级控制系统中的有效性,即引入事件触发机制后,设计的主、副控制器使得在系统稳定的前提下,信号传输的间隔变大,从而减小网络的拥塞,提高网络带宽的有效利用率.     

DoS攻击下网络化控制系统基于观测器的记忆型事件触发预测控制

本文研究了DoS攻击下网络化控制系统记忆型事件触发预测补偿控制问题. 首先, 由于网络带宽资源有限 和系统状态不完全可观测性, 引入了记忆型事件触发函数, 为观测器提供离散事件触发传输方案. 然后, 分析了网络 传输通道上发生的DoS攻击. 结合上述记忆型事件触发方案, 在控制节点设计一类新颖的预测控制算法, 节省网络 带宽资源并主动补偿DoS攻击. 同时, 建立了基于观测器的记忆型事件触发预测控制的闭环系统, 并且分析稳定性. 通过线性矩阵不等式(LMI)和Lyapunov稳定性理论, 建立了控制器、观测器和记忆型事件触发矩阵的联合设计方案, 并验证了该方案的可行性. 仿真结果表明, 该方案结合记忆型事件触发机制可以有效补偿DoS攻击, 节约网络带宽 资源.     

带参数摄动的时延分段仿射系统事件触发控制

针对带有参数摄动以及状态时延的网络化分段仿射系统,提出了基于周期事件触发机制的鲁棒控制器设计方法,引入周期事件触发机制来减少通讯网络中信号的传输次数从而降低网络带宽占用。通过构建分段Lyapunov函数,结合李雅普诺夫稳定性定理,将系统的控制器设计问题转换为求线性矩阵不等式可行解问题,实现周期事件触发机制与鲁棒控制器的协同设计。仿真结果说明了该方法的有效性。     

一种基于切换拓扑和事件触发机制的一致性协议

研究了一种新的基于切换拓扑的事件触发一致性协议,该协议设计了两个事件触发器,包括智能体状态演化引发的收敛事件触发器和拓扑变化引发的拓扑事件触发器,并给出了与事件触发器有关的公共Lyapunov函数的稳定性分析和理论证明,还设计了一种基于约束集的网络连通算法,用于提高网络的连通性。仿真实验结果表明,新的协议能够使得系统收敛一致,有效降低智能体控制器的更新频率,减少系统能耗,提升网络的连通效果,能为事件触发控制的后续研究提供理论支撑。     

基于观测器的周期拒绝服务攻击网络化系统动态事件触发控制

针对具有周期拒绝服务(DoS)攻击的网络化系统,设计一种基于观测器的具有动态事件触发策略的控制器.首先,通过DoS攻击对网络化系统的影响建立了DoS攻击模型,采用切换系统的方法,将具有DoS攻击的网络化系统分为DoS攻击活跃子系统和DoS攻击休眠子系统.对不可测的系统状态设计状态观测器,通过在静态事件触发中引入一个内部动态参数,设计了动态事件触发机制.利用动态事件触发序列设计基于观测器状态的控制器,同时,为保证系统在DoS攻击活跃期间子系统的稳定性,将当前最后一次成功触发状态作为DoS攻击活跃的控制信号,通过引入两个辅助函数得到闭环增广系统.其次,依据Lyapunov稳定性理论、Jensen's不等式和Schur补引理,得到两个切换子系统稳定充分条件,在此基础上引入DoS攻击限制得到具有LMI形式的切换系统渐近稳定的充分条件,同时给出了状态观测器、控制器和动态事件触发协同设计的参数.最后,通过一个数值例子验证所提方法的有效性.     

Event-triggered control for stochastic systems with multiple delays

This paper investigates the stabilization problem for continuous-time stochastic systems with multiple delays under continuous event-triggered mechanisms, of which both static case and dynamic case are considered individually. In order to avoid zeno phenomenon in every sample path, a suspension time after each successful execution is forced for our event-triggered mechanisms, resulting in intermittent detection of system states. Under such control strategy, we deduce mean square exponential stability of stochastic systems with multiple delays by means of Hanalay-type inequality and obtain a delay-dependent-based and less-conservative stabilization criterion without involving the upper bound of time delays. Besides, a co-design procedure is proposed for linear controller and event-triggered mechanisms. In the end, an illustrative example is presented to show effectiveness of the proposed co-design procedure and contrasts the system performance under static and dynamic event-triggered mechanisms.     

基于双通道事件触发机制的水面无人艇同时故障检测与控制

本文研究双通道事件触发通讯机制下水面无人艇(USV)的同时故障检测和控制(SFDC)问题.考虑执行器故障和外部扰动,建立了SFDC框架以同时实现控制和故障检测目标.为了节约有限的通信资源和系统能源,在传感器–控制器通道和控制器–执行器通道分别部署了积分型事件触发器.在事件触发的通讯机制下,提出了故障检测器和控制器的联合设计准则.最后, USV的仿真结果验证了提出的基于事件触发的SFDC方法的有效性.     

一类线性切换系统的事件触发输出调节问题

通过设计事件触发状态反馈控制器,研究一类线性切换系统的输出调节问题.相比于时间触发控制,事件触发控制可显著地降低控制任务执行的次数.由于事件触发时刻与切换时刻的相互混合,导致切换系统控制器的设计十分困难.本文通过给出事件触发机制、状态反馈控制器和满足平均驻留时间的切换信号联合设计的方案,得到系统输出调节问题可解的充分条件.非共同坐标变换突破原有各子系统的调节器方程组具有共同解的限制.此外,为了避免Zeno现象,给出相邻事件触发间隔时间存在一个正下界.最后,应用切换RLC电路系统进行仿真验证结论的有效性.     

Resilient control of cyber-physical systems using adaptive super-twisting observer

In this work, the problem of online secure state estimation and attack reconstruction in the face of offensives that corrupt the sensor measurements and modify the actuator commands of cyber–physical systems is investigated for designing a resilient controller for the system. The states of cyber–physical system and its actuator attacks are estimated/reconstructed online using a novel adaptive line-by-line super-twisting observer, whereas sparse stealth attacks on unprotected sensors are reconstructed using a sparse recovery algorithm. The estimated attacks are used for attack compensation by a resilient controller. The efficacy of the proposed technique is illustrated via simulation on a real electric power system under deception actuator attack and stealth sensor attack.     

具有随机网络攻击的切换信息物理系统的事件触发控制（英文）

本文研究了随机网络攻击下切换信息物理系统的事件触发控制问题.将信息物理系统描述为一种切换线性系统形式.引入事件触发机制来节省系统资源和减轻网络负载,当误差超过给定阈值时传感器中的采样数据才通过通信网络传输到控制器中.考虑在传感器与控制器的通信网络中受到两种不同特征的随机网络攻击.在网络攻击和所设计的事件触发控制器下,建立了切换随机信息物理系统模型.利用模态依赖平均驻留时间方法构建了相应的切换信号.在设计的事件触发控制器和模态依赖平均驻留时间切换信号下实现了系统的均方指数稳定性,并给出了控制器增益.最后,通过实例验证了所得理论结果的有效性.     

Dynamic event-triggered H∞$$ {H}_{\infty } $$ control for continuous-time singular system with cyber attacks

This essay discusses the $H_{\infty }$ control for continuous-time singular systems with two types of stochastic cyber attacks and dynamic event-triggered scheme. So as to economize network resources and reduce communication burden, the novel dynamic event-triggered mechanism is given. Cyber attacks occur randomly during network information transmission, especially the denial of service (DoS) attacks and the deception attacks. By using Lyapunov–Krasovskii functional, some novel sufficient conditions for the impulse free, regular, and asymptotically stable of the studied system are obtained, and a corresponding controller is devised. In addition, a desired controller gain is received through resolving linear matrix inequalities. Eventually, a few numerical examples are supplied to certify the usefulness of provided design ways and results.     

拒绝服务攻击下直流微电网的事件触发控制

本文研究受拒绝服务攻击下直流微电网的事件触发控制问题. 考虑到直流微电网的状态并不总是可获得, 设计了一个观测器来估计直流微电网的状态. 基于观测器的估计状态, 对于受拒绝服务攻击的直流微电网设计了一种新颖的弹性攻击的事件触发控制器. 所提出的控制器设计方法可以通过分离方法转化成一个凸问题. 此外, 在所设计的事件触发机制中, Zeno行为也被讨论并且通过矛盾法被排除. 最后, 一个实际的电网例子被用来验证所提出的控制方案的有效性.     

Decentralized Dynamic Event-Triggered Communication and Active Suspension Control of In-Wheel Motor Driven Electric Vehicles with Dynamic Damping

This paper addresses the co-design problem of decentralized dynamic event-triggered communication and active suspension control for an in-wheel motor driven electric vehicle equipped with a dynamic damper. The main objective is to simultaneously improve the desired suspension performance caused by various road disturbances and alleviate the network resource utilization for the concerned in-vehicle networked suspension system. First, a T-S fuzzy active suspension model of an electric vehicle under dynamic damping is established. Second,a novel decentralized dynamic event-triggered communication mechanism is developed to regulate each sensor's data transmissions such that sampled data packets on each sensor are scheduled in an independent manner. In contrast to the traditional static triggering mechanisms, a key feature of the proposed mechanism is that the threshold parameter in the event trigger is adjusted adaptively over time to reduce the network resources occupancy. Third, co-design criteria for the desired event-triggered fuzzy controller and dynamic triggering mechanisms are derived. Finally, comprehensive comparative simulation studies of a 3-degrees-of-freedom quarter suspension model are provided under both bump road disturbance and ISO-2631 classified random road disturbance to validate the effectiveness of the proposed co-design approach. It is shown that ride comfort can be greatly improved in either road disturbance case and the suspension deflection, dynamic tyre load and actuator control input are all kept below the prescribed maximum allowable limits, while simultaneously maintaining desirable communication efficiency.     

欺骗攻击下具备隐私保护的多智能体系统均值趋同控制

针对通信网络遭受欺骗攻击的离散时间多智能体系统,研究其均值趋同和隐私保护问题.首先,考虑链路信道存在窃听者的情形,提出一种基于状态分解思想的分布式网络节点值重构方法,以阻止系统初始信息的泄露.其次,针对所构建的欺骗攻击模型,利用重构后节点状态信息并结合现有的安全接受广播算法,提出一种适用于无向通信网络的多智能体系统均值趋同控制方法.理论分析表明,该方法能够有效保护节点初始状态信息的隐私,并能消除链路中欺骗攻击的影响,实现分布式系统中所有节点以初始值均值趋同.最后,通过数值仿真实验验证了该方法的有效性.