欺骗攻击下非线性多智能体系统的预定义时间智能安全控制.pdfVIP

山东师范大学硕士学位论文

目录

摘要I

AbstractIII

第一章绪论1

1.1研究背景及意义1

1.2安全控制2

1.3智能控制4

1.4预定义时间控制7

1.5本文组织结构和内容安排9

第二章传感器欺骗攻击下异构非线性多智能体系统的预定义时间一致跟踪控制11

2.1引言11

2.2图论12

2.3问题描述12

2.4主要结果15

2.4.1自适应跟踪控制器设计15

2.4.2稳定性分析23

2.5仿真实验24

2.6本章小结28

第三章执行器欺骗攻击下非线性多智能体系统的自适应预定义时间一致跟踪控制29

3.1引言29

3.2图论30

3.3问题描述30

3.4主要结果32

3.4.1观测器设计32

山东师范大学硕士学位论文

3.4.2自适应预定义时间控制器设计33

3.4.3稳定性分析39

3.5仿真实验41

3.6本章小结45

第四章总结与展望46

4.1总结46

4.2展望47

参考文献48

攻读硕士学位期间发表论文情况与所获奖励荣誉55

致谢57

山东师范大学硕士学位论文

摘要

近年来，随着人工智能、5G通讯、智能制造和网络化系统的迅速发展，多智能体系

统引起了众多学者的研究。首先，由于各个智能体之间可以通过相互通信和协作从而达

到整体的一致性，多智能体系统一致跟踪控制在许多领域中都有广泛的应用，例如无人

机编队飞行、自主车辆协同行驶、智能机器人协作等。其次，随着人们对生产效率的要

求越来越高，如何在保证系统控制性能的同时提高收敛速度，是人工智能与控制工程领

域一个亟待解决的难题。最后，在日益复杂的网络环境下，系统更容易遭受网络攻击，

因此保证系统的稳定性和安全性变得非常困难。综上所述，本文基于时变约束函数和智

能逼近技术，针对遭受传感器/执行器欺骗攻击的非线性多智能体系统，提出了有效的预

定义时间智能安全控制算法。具体工作如下：

(1)针对一类具有传感器欺骗攻击和执行器故障的异构非线性多智能体系统，提出了

一种新的分布式预定义时间一致跟踪控制算法。首先，由于欺骗攻击导致系统的真实状

态不可用于自适应控制器的设计，这导致异构非线性多智能体系统的安全性很难被保证。

为了解决上述困难，本文提出了一种新颖坐标变换技术，该技术利用攻击后状态和命令

滤波器的输出来设计相应的控制器。这不仅确保了系统的稳定性还解决了虚拟控制连续

求导所引起的“复杂性爆炸”问题。其次，为了处理执行器故障引起的未知控制增益，

巧妙地设计了合理的自适应律。进一步，通过在backstepping设计过程中引入时变约束函

数，将异构非线性多智能体系统的预定义时间跟踪控制问题转化为跟踪误差的约束问

题，最终确保了跟踪误差能够在预定义时间内收敛到预先设定的邻域内。此外，引入了

神经网络逼近技术来处理系统中存在的未知非线性函数。基于Lyapunov稳定性分析，证

明了闭环系统中的全部信号都保持有界。最后，通过仿真实验证明了所提控制算法的有

效性。

(2)针对一类执行器欺骗攻击下系统状态不可测量的非线性多智能体系统，提出了一

种自适应预定义时间一致跟踪控制算法。首先