Resilient Output Containment Control of Heterogeneous Multiagent Systems Against Composite Attacks: A Digital Twin Approach

要約

このホワイト ペーパーでは、サービス拒否 (DoS) 攻撃、偽データ インジェクション (FDI) 攻撃、カモフラージュ攻撃、アクチュエーション攻撃などの複合攻撃に対する、異種マルチエージェント システムの分散された回復力のある出力封じ込め制御について説明します。
デジタル ツインに着想を得た、より高いセキュリティとプライバシーを備えたツイン レイヤー (TL) を使用して、上記の問題を 2 つのタスクに分離します。TL に対する DoS 攻撃に対する防御プロトコルと、サイバー物理層 (CPL) に対する作動攻撃に対する防御プロトコルです。
まず、リーダー ダイナミクスのモデリング エラーを考慮して、分散オブザーバーを導入し、DoS 攻撃下の TL の各フォロワーのリーダー ダイナミクスを再構築します。
次に、分散推定器を使用して、TL で再構築されたリーダーのダイナミクスに従ってフォロワーの状態を推定します。
第三に、再構築されたリーダー ダイナミクスに従って、CPL の出力調整方程式を計算する分散型ソルバーを設計します。
第 4 に、CPL では、無制限の作動攻撃に抵抗する分散型の適応型攻撃耐性制御スキームが提供されます。
さらに、上記の制御プロトコルを適用して、フォロワーが一様極限有界 (UUB) 収束を達成できることを証明し、UUB 収束の上限を明示的に決定します。
最後に、提案された制御プロトコルの有効性を示すために、2 つのシミュレーション例が提供されます。

要約(オリジナル)

This paper studies the distributed resilient output containment control of heterogeneous multiagent systems against composite attacks, including denial-of-services (DoS) attacks, false-data injection (FDI) attacks, camouflage attacks, and actuation attacks. Inspired by digital twins, a twin layer (TL) with higher security and privacy is used to decouple the above problem into two tasks: defense protocols against DoS attacks on TL and defense protocols against actuation attacks on cyber-physical layer (CPL). First, considering modeling errors of leader dynamics, we introduce distributed observers to reconstruct the leader dynamics for each follower on TL under DoS attacks. Second, distributed estimators are used to estimate follower states according to the reconstructed leader dynamics on the TL. Third, according to the reconstructed leader dynamics, we design decentralized solvers that calculate the output regulator equations on CPL. Fourth, decentralized adaptive attack-resilient control schemes that resist unbounded actuation attacks are provided on CPL. Furthermore, we apply the above control protocols to prove that the followers can achieve uniformly ultimately bounded (UUB) convergence, and the upper bound of the UUB convergence is determined explicitly. Finally, two simulation examples are provided to show the effectiveness of the proposed control protocols.

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