考虑量化输入和输出约束的互联系统自适应分散跟踪控制

本文考虑具有量化输入和输出约束的一类非线性互联系统的自适应分散跟踪控制设计. 分别针对量化参数已知和未知两种情况, 基于反推(Backstepping)设计法, 利用神经网络逼近特性, 设计自适应分散跟踪控制策略. 通过定义新的未知常量和非线性光滑函数, 设计自适应参数估计项来消除未知互联项对系统的影响. 进一步考虑量化参数未知的情形, 引入一个新的不等式来转化输入信号, 并构建新的自适应补偿项来处理量化影响. 同时, 障碍李雅普诺夫函数的引入, 确保了系统输出不违反约束条件. 与现有量化输入设计相比, 本文所提方法不要求未知非线性项满足李普希兹条件, 并且允许量化参数未知. 该设计方法保证了闭环系统所有信号最终一致有界, 而且跟踪误差能够收敛到原点的小邻域内, 同时保证输出不违反约束条件. 最后, 仿真算例验证了所提方法具备良好的跟踪控制性能.     

面向网络攻击和隐私保护的多智能体系统分布式共识算法

为解决网络攻击与信息窃听环境下的多智能体系统分布式共识问题,提出一种能有效抵御网络拒绝服务（Do S）攻击和保护节点状态隐私的平均共识算法。首先,结合网络化控制系统中DoS攻击的特性,构建与时间相关的周期性Do S攻击模型。其次,利用邻居节点间的信息交互给出一种基于差分隐私的分布式网络节点信息处理机制,并将其引入平均共识算法。再次,结合事件触发机制,提出一种适用于DoS攻击下无向通信网络的分布式共识算法,并分别对其收敛性和隐私保护性能进行了严格的数学分析。最后,通过数值仿真实验和硬件实验验证了所提算法的有效性。     

基于中间状态值的多智能体系统安全一致性控制

针对存在恶意攻击的多智能体系统一致性控制问题,提出一种快捷有效的安全一致性算法.采用选取中间值的筛选方法,将同一时刻采集到的邻居信息值按从小到大序列排序,选取位于中间序列的信息值用于节点自身的状态更新,该算法较传统一致性算法减少了计算复杂度,同时降低了系统所需较强的网络连通条件和信息储备所需的资源,使得整个系统变得更加简单、灵活.利用迭代学习和凸包条件,通过创建具有与原系统有向图相同连通条件的虚拟网络拓扑图,证明了系统在满足特定的网络拓扑的条件下,能够实现安全一致.仿真结果验证了所提出算法的有效性.     

虚假数据注入攻击下多机器人系统协同寻源

聚焦多机器人系统协同寻源问题, 即通过驱使多个机器人相互协同寻找未知环境中物理信号放射源的位置. 由于执行任务的机器人通常处于户外开放网络环境中, 攻击者在网络中生成的虚假数据注入攻击容易导致多机器人系统寻源任务的失败. 为在网络攻击情形下仍旧能够追寻到源点, 提出一种基于弹性向量趋同的多机器人系统协同多维寻源方法. 有别于现有文献在处理多维寻源时将向量分解成各个维度上的标量进而设计基于标量的弹性趋同协议, 所提出的多维寻源方法不仅能够有效抵御虚假数据注入攻击完成寻源任务, 而且其界定的安全区间相较于传统基于标量信息界定的安全区间更加严格和精准. 在假设f-局部有界(f-locally bounded) 虚假数据注入攻击模型下, 理论分析给出正常机器人在所设计的控制协议下追寻到源点的充分必要条件. 仿真结果表明, 该方法在分布式多机器人系统协作寻源和抵抗恶意攻击方面具有优越性.     

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.     

DoS攻击下具备隐私保护的多智能体系统均值趋同控制

均值趋同是一种广泛应用于分布式计算和控制的算法, 旨在系统通过相邻节点间信息交互、更新, 最终促使系统中所有节点以它们初始值的均值达成一致. 研究拒绝服务(Denial-of-service, DoS)攻击下的分布式离散时间多智能体系统均值趋同问题. 首先, 给出一种基于状态分解思想的分布式网络节点状态信息处理机制, 可保证系统中所有节点输出值的隐私. 然后, 利用分解后的节点状态值及分析给出的网络通信拓扑条件, 提出一种适用于无向通信拓扑的多智能体系统均值趋同控制方法. 理论分析表明, 该方法能够有效抵御DoS攻击的影响, 且实现系统输出值均值趋同. 最后, 通过仿真实例验证了该方法的有效性.     

通信时延下多智能体系统的安全一致性控制

研究了离散时间多智能体系统存在通信时延条件下的安全一致性问题.本文的目标是设计一种一致性控制算法能够使得网络中各正常智能体抵御敌对智能体的攻击并实现最终状态一致.该算法仅利用个体的自身状态和相邻个体的时延信息作为控制输入,并根据控制器参数、拓扑属性和通信时延,获得了所提算法实现收敛的充要条件.最后,通过仿真实例对理论结果进行了验证.     

面向网络攻击下弹性均值趋同的智能体群组编队

本文研究通信范围有限的智能体群组编队问题,探索网络攻击下多智能体系统弹性均值趋同控制策略.现有的工作表明,多智能体系统可通过维持一个所谓r–鲁棒的通信网络,实现分布式弹性趋同控制器的设计.然而,传统的方法中只有当单个智能体的通信范围足够大时,才能使网络满足r–鲁棒这一特定条件.本文利用智能体可移动的特性放宽了对通信范围...     

基于深度学习的智能交通系统通信网络脆弱性检测

智能交通系统是集群智能技术的典型应用之一. 为解决现有智能交通通信网络脆弱性检测方法复杂度高、实时性差的问题, 提出引入深度学习技术对网络脆弱性检测方法进行设计. 先利用多智能体网络协同和消息传输机制与智能交通系统车辆间协作通信网络的共通性, 将智能交通系统通信图脆弱性检测问题建模为对多智能体网络r-鲁棒值的求解问题. 再针对随网络节点数目增多r-鲁棒值求解成NP难问题, 设计给出一种融入残差网络的深度学习算法, 将鲁棒值求解问题转化为深度学习图分类问题. 所提算法可有效应对动态多变的智能交通通信网络并对其实现快速精准的脆弱性检测. 最后通过一组典型交通场景的仿真实验验证本文所提方法的有效性.