虚假数据注入攻击下离散时滞正系统的研究

作     者：王一凡 

作者单位：南京理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张益军

授予年度：2022年

学科分类：0711[理学-系统科学] 07[理学] 08[工学] 081101[工学-控制理论与控制工程] 0811[工学-控制科学与工程] 071102[理学-系统分析与集成] 081103[工学-系统工程] 

主      题：正系统 多智能体系统 虚假数据注入攻击 动态输出反馈控制 有限时间滤波 正一致性 

摘      要：正系统在诸多领域广泛存在,而且在其中扮演着极其重要的角色。由于正系统的状态空间是规定在非负锥体上,而不是位于在整个线性空间上,所以有关正系统理论的相关研究相较于一般系统会更加复杂。另一方面,网络系统的安全性问题越来越突出,引起各界学者广泛的关注,面对网络环境中存在的网络攻击问题,正系统的性能必定会受到影响。因此,本文针对虚假数据注入攻击下离散时间时滞正线性系统,进行控制器和有限时间滤波器设计,并且对虚假数据注入攻击下离散时间时滞正多智能体系统的一致性问题进行了研究。本文的研究工作包括如下几个部分:1.含有虚假数据注入攻击的时滞正系统的动态输出反馈控制。将时变时滞和双通道虚假数据注入攻击模型加入到离散时间正线性系统中,构造了一个动态输出反馈控制器,并构建了一个相应的增广系统。利用线性余正Lyapunov方法给出该增广系统具有稳定性和增益性能的条件,在此基础上,根据增益性能指标确定所需设计的动态输出反馈控制器的存在条件。通过线性规划获得控制器参数,使得系统在所设计控制器参数作用下达到渐近稳定并满足增益性能。2.含有虚假数据注入攻击的时滞正系统的有限时间滤波。将时变时滞和虚假数据注入攻击模型加入到离散时间正线性系统中,构造了一个正全阶滤波器。引入有限时间有界性和有限时间增益性能的概念,将对含有虚假数据注入攻击的时滞正系统的有限时间有界性的研究,变化为对所构造的增广系统的有限时间有界性问题的研究,利用线性余正Lyapunov方法得出该增广系统增益有限时间有界的准则,并在此基础上设计了有限时间正增益滤波器,通过线性规划的形式求出滤波器的参数。3.含有虚假数据注入攻击的时滞正多智能体系统的一致性控制。构造了带领导者的且每个智能体由带有时变时滞的离散正线性系统建模而成的多智能体系统,其中各个智能体之间的通信拓扑由无向连通图表示,智能体在通信过程中会遭受虚假数据注入攻击。利用线性余正Lyapunov方法得出正多智能体系统在设计的控制方法下达到一致性的线性规划形式的条件,然后基于此条件提出了相应控制增益的设计方法。