惡意攻擊下的多智能體系統(tǒng)安全一致性問題研究.pdf

1、近些年來，隨著無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、智能交通、機(jī)器人協(xié)作控制、無人機(jī)編隊(duì)飛行等諸多技術(shù)在工程領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，使得人們的生活和工作方式得到了極大的改善。多智能體系統(tǒng)協(xié)同控制技術(shù)作為這些應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一，越來越受到國內(nèi)外眾多專家學(xué)者的關(guān)注并對其進(jìn)行了大量的科學(xué)研究。
　　一致性控制作為多智能體系統(tǒng)協(xié)同控制領(lǐng)域的代表性問題，也是其他分布式控制和估計(jì)的研究基礎(chǔ)，其目標(biāo)是通過系統(tǒng)中個(gè)體鄰居間的信息交互，使得所有個(gè)體的狀態(tài)值漸進(jìn)地或者有限時(shí)間內(nèi)趨

2、于相同。由于實(shí)際的多智能體系統(tǒng)所處在一個(gè)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，智能體難免會遭遇一些外來的惡意攻擊。安全性問題作為一致性控制一個(gè)新的研究領(lǐng)域逐漸被更多的研究者所重視。
　　本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，運(yùn)用控制理論、穩(wěn)定性理論、矩陣分析和圖論等工具，對多智能體系統(tǒng)一致性控制的安全性問題進(jìn)行了系統(tǒng)、深入的研究。
　　本文的主要研究成果概括如下：
　　1.概述了多智能體系統(tǒng)安全一致性控制問題，分析了目前研究中存在的一些不足。

3、>　　2.研究了通信時(shí)延條件下離散時(shí)間多智能體系統(tǒng)安全一致性問題。針對網(wǎng)絡(luò)中存在的持有相反目的的正常節(jié)點(diǎn)和惡意節(jié)點(diǎn)兩類節(jié)點(diǎn)，給出了一種新穎的描述節(jié)點(diǎn)間通信拓?fù)潢P(guān)系的框架：拓?fù)浞€(wěn)健性。然后，根據(jù)拓?fù)浞€(wěn)健性以及惡意節(jié)點(diǎn)的攻擊部署特點(diǎn)，提出一種分布式自適應(yīng)安全一致性控制算法。所提算法僅利用個(gè)體的自身狀態(tài)和相鄰個(gè)體的時(shí)延信息作為控制輸入，并根據(jù)控制器參數(shù)、拓?fù)鋵傩院屯ㄐ艜r(shí)延，獲得了所提算法實(shí)現(xiàn)收斂的充要條件。
　　3.研究了惡意攻擊與通信

4、時(shí)延下連續(xù)時(shí)間非線性多智能體系統(tǒng)安全一致性問題?？紤]一個(gè)由n個(gè)節(jié)點(diǎn)組成的有向多智能體系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，其中包含ns個(gè)正常節(jié)點(diǎn)和na=n-ns個(gè)惡意節(jié)點(diǎn)。根據(jù)鄰居間交互的時(shí)延信息，提出了一種同時(shí)具有抗攻擊和時(shí)延能力的一致性算法。通過構(gòu)造Lyapunov-Krasovskii函數(shù)以及運(yùn)用Barbalat-like引理，給出了所提算法的收斂性分析。
　　4.研究了在惡意攻擊下多智能體系統(tǒng)有限時(shí)間一致性問題。根據(jù)鄰居中最大惡意節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)上限，以及相

5、應(yīng)的有向網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞€(wěn)健性，設(shè)計(jì)了一種有效的節(jié)點(diǎn)信息刪減法則。然后，結(jié)合迭代學(xué)習(xí)控制方法，提出一種有限時(shí)間安全一致性協(xié)議。理論結(jié)果表明：引入恰當(dāng)?shù)膶W(xué)習(xí)增益值和合理的通信鏈路權(quán)重，以及滿足特定的網(wǎng)絡(luò)連通度，那么就能確保正常節(jié)點(diǎn)在每一輪的迭代操作中，其狀態(tài)值始終處于一個(gè)安全的容許范圍內(nèi)發(fā)生變化，并能夠?qū)崿F(xiàn)在有限時(shí)間內(nèi)收斂。
　　5.研究了在量化通信下多智能體系統(tǒng)的安全一致性問題。通過引入量化器，將網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)連續(xù)的狀態(tài)信息轉(zhuǎn)化成量化信息，降