受攻击信息物理系统的分布式安全状态估计与控制——一种有限时间方法  被引量:14

Distributed Secure State Estimation and Control for CPSs Under Sensor Attacks ——A Finite Time Approach

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作  者:敖伟 宋永端[2,3] 温长云[4] AO Wei;SONG Yong-Duan;WEN Chang-Yun(College of Mathematics and Science,the Chongqing University of Science and Technology,Chongqing 401331,China;Key Laboratory of Dependable Service Computing in Cyber Physical Society,Ministry of Education,Chongqing 400044,China;School of the Automation,Chongqing University,Chongqing 400044,China;School of Electrical and Elec-tronic Engineering,Nanyang Technological University,Singa-pore 639798,Singapore)

机构地区:[1]重庆科技学院数理与大数据学院,重庆 401331 [2]重庆大学信息物理社会可信服务计算教育部重点实验室,重庆 400044 [3]重庆大学自动化学院,重庆 400044 [4]南洋理工大学电气工程与电子学院,新加坡 639798

出  处:《自动化学报》2019年第1期174-184,共11页Acta Automatica Sinica

基  金:国家自然科学基金(61773081;61860206008);重庆高校优秀成果转化项目(KJZH17102)资助

摘  要:研究具有非线性耦合特性信息物理系统(Cyber physical systems, CPS)在被攻击情况下的分布式有限时间状态安全估计和控制问题.首先,提出一种由分布式安全测量预选器和有限时间观测器组成的分布式有限时间状态安全估计策略,可确保系统的状态在预设的有限时间之内被准确估计出来.然后,利用获得的安全状态估计,借助反步设计方法,建立一套分布式有限时间安全控制算法.理论分析表明,该方法可以保证系统能在有限时间内实现对给定信号的跟踪.最后,通过微电网系统仿真验证了所提方法的有效性.This paper investigates the problem of distributed secure state estimation and control for nonlinearly coupled interconnected cyber physical systems (CPS) under sensor attacks. Distributed schemes consisting of pre-selectors and observers are presented to solve the secure state estimation problem. Then, with the obtained state estimation and following the backstepping design procedure, distributed secure control algorithms are derived. Theoretical analysis shows that, with the proposed distributed secure observers and controllers, not only the state estimation of the CPS under attacks is obtained in a given finite time, but also the state tracking is ensured in a finite time. Finally, the developed algorithms are applied to an islanded micro-grid system as an illustration, verifying the effectiveness of the proposed method.

关 键 词:受攻击信息物理系统 分布式状态安全估计 分布式安全控制 有限时间方法 

分 类 号:TP309[自动化与计算机技术—计算机系统结构]

 

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