本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)安全控制，具體是一種分布式區(qū)間安全事件觸發(fā)一致性控制方法。

背景技術(shù)：

1、多智能體系統(tǒng)具有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，如無人駕駛、無人機(jī)群、電力系統(tǒng)和機(jī)器人等。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)成為多智能體系統(tǒng)一致性協(xié)同功能實(shí)現(xiàn)的必要條件。然而，日益頻繁的拒絕服務(wù)網(wǎng)絡(luò)攻擊(dos)破壞智能體之間信息交互的可用性，導(dǎo)致一致性性能惡化。因此，dos攻擊下安全一致性控制問題具有重要性。再者，事件觸發(fā)通信機(jī)制被廣泛采用以減輕通信負(fù)荷，并與控制一體化設(shè)計(jì)。那么，如何設(shè)計(jì)分布式安全觸發(fā)控制，實(shí)現(xiàn)多智能體系統(tǒng)交互數(shù)據(jù)安全傳輸以及維持期望一致性性能，是一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的科學(xué)技術(shù)問題。

2、針對(duì)該問題，已有相關(guān)研究成果被陸續(xù)報(bào)道。文獻(xiàn)[t.-y.zhang，d.ye，andg.guo.distributed?event-triggered?control?for?multiagent?systems?underdenial-of-service?attacked?topology:secure?mode?strategy[j].ieee?transactionson?systems，man，and?cybernetics:systems，vol.52，no.10，pp.6534–6544，2022.]提出了連續(xù)時(shí)間事件觸發(fā)機(jī)制和安全模態(tài)控制策略，證明了觸發(fā)機(jī)制可避免zeno現(xiàn)象，基于切換系統(tǒng)理論，給出了保證多智能體一致性容忍攻擊頻率和時(shí)長(zhǎng)的充分條件。文獻(xiàn)[m.xing，j.lu，y.liu，and?x.chen.event-based?bipartite?consensus?of?multi-agent?systemssubject?to?dos?attacks[j].ieee?transactions?on?network?science?andengineering，vol.10，no.1，pp.68–80，2023.]提出了連續(xù)時(shí)間動(dòng)態(tài)事件觸發(fā)機(jī)制，通過分布式混合事件驅(qū)動(dòng)策略判斷攻擊發(fā)生，調(diào)度觸發(fā)機(jī)制，基于混合lyapunov函數(shù)法，給出多智能體指數(shù)領(lǐng)導(dǎo)跟隨雙邊一致性的充分判據(jù)。

3、但上述文獻(xiàn)所設(shè)計(jì)的事件觸發(fā)機(jī)制僅僅在無攻擊區(qū)間有效，在攻擊區(qū)間由于沒有安全防護(hù)，觸發(fā)傳輸數(shù)據(jù)將無法獲取。為了容忍攻擊，一類觸發(fā)機(jī)制試圖跟蹤攻擊行為，及時(shí)在攻擊結(jié)束時(shí)觸發(fā)通信，以恢復(fù)系統(tǒng)性能；另一類觸發(fā)機(jī)制基于觀測(cè)器和模型預(yù)測(cè)的估計(jì)狀態(tài)，但是估計(jì)誤差將使得控制性能存在一定退化?？傊?，上述事件觸發(fā)機(jī)制尚不具備防護(hù)攻擊區(qū)間內(nèi)觸發(fā)的真實(shí)測(cè)量數(shù)據(jù)，并且沒有結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制構(gòu)建協(xié)同防御，無法獲取通信網(wǎng)絡(luò)的使用權(quán)，因此，針對(duì)以上現(xiàn)狀，迫切需要開發(fā)一種分布式區(qū)間安全事件觸發(fā)一致性控制方法，以克服當(dāng)前實(shí)際應(yīng)用中的不足。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種分布式區(qū)間安全事件觸發(fā)一致性控制方法，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、一種分布式區(qū)間安全事件觸發(fā)一致性控制方法，包括以下步驟：

4、步驟1、考慮非線性不確定多智能體系統(tǒng)，對(duì)于智能體i的初始分布式事件觸發(fā)條件fi(δkih)≥0，采用泰勒公式解析觸發(fā)誤差項(xiàng)并忽略高階無窮小項(xiàng)，獲得預(yù)測(cè)觸發(fā)間隔的多項(xiàng)式觸發(fā)條件；

5、步驟2、根據(jù)智能體動(dòng)態(tài)模型，基于模型預(yù)測(cè)方法，預(yù)測(cè)智能體未來狀態(tài)，并構(gòu)建基于預(yù)測(cè)狀態(tài)的觸發(fā)條件；

6、步驟3、基于步驟1和步驟2分別預(yù)測(cè)的下一次觸發(fā)時(shí)刻，根據(jù)兩者時(shí)序大小關(guān)系，構(gòu)建一個(gè)時(shí)間區(qū)間，即安全觸發(fā)區(qū)間，作為網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制的控制指令；

7、步驟4、當(dāng)步驟1中初始分布式事件觸發(fā)條件滿足時(shí)，將獲得初始觸發(fā)時(shí)刻，構(gòu)建一個(gè)區(qū)間判斷條件，通過判斷得到觸發(fā)時(shí)刻，并保證觸發(fā)時(shí)刻在安全觸發(fā)區(qū)間內(nèi)；

8、步驟5、綜合分析觸發(fā)情況，建立觸發(fā)約束條件；

9、步驟6、基于觸發(fā)狀態(tài)，構(gòu)建一致性控制律；

10、步驟7、基于步驟5和步驟6，建立含區(qū)間安全事件觸發(fā)約束的多智能體系統(tǒng)一致性誤差動(dòng)態(tài)模型；

11、步驟8、構(gòu)造lyapunov-krasovskii泛函，分析獲得保證系統(tǒng)h∞性能水平的充分條件；

12、步驟9、基于矩陣不等式技術(shù)，將步驟8的充分條件轉(zhuǎn)化為線性矩陣不等式，給出分布式區(qū)間安全事件觸發(fā)參數(shù)和一致性控制增益的求解方法。

13、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟1中，非線性不確定多智能體系統(tǒng)模型表示為：

14、

15、式中，xi(t),x0(t)分別為智能體i和領(lǐng)導(dǎo)者狀態(tài)，ui(t)為一致性控制輸入，wi(t)為擾動(dòng)，對(duì)于非線性項(xiàng)φ(x(t),t)，存在矩陣φ使得如下不等式成立

16、‖φ(x(t),t)-φ(z(t),t)‖≤‖φ(x(t)-z(t))‖，a,b,d,f為系統(tǒng)參數(shù)矩陣，對(duì)于不確定參數(shù)項(xiàng)存在正定標(biāo)量ε和時(shí)變矩陣e(t),et(t)e(t)≤i，滿足約束條件δa(t)＝εae(t)；分布式事件觸發(fā)機(jī)制表示為：

17、

18、式中，表示第i個(gè)智能體的第k+1次初始觸發(fā)時(shí)刻，表示第i個(gè)智能體的第k次觸發(fā)時(shí)刻，表示實(shí)時(shí)觸發(fā)持續(xù)時(shí)長(zhǎng)，fi(δkih)表示觸發(fā)函數(shù)，為第i個(gè)智能體的觸發(fā)誤差，為第i個(gè)智能體的一致性誤差，σ>0表示觸發(fā)閾值，ωi表示第i個(gè)智能體的觸發(fā)參數(shù)矩陣；

19、采用泰勒公式解析在觸發(fā)間隔處的觸發(fā)誤差

20、

21、忽略高階無窮小項(xiàng)，帶入觸發(fā)fi(δkih)函數(shù)，可獲得預(yù)測(cè)觸發(fā)間隔的多項(xiàng)式觸發(fā)條件

22、

23、其中，多項(xiàng)式系數(shù)為n＝j(luò)+m，j，m∈{1，...，n}。

24、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟2中，采用模型預(yù)測(cè)方法，構(gòu)建基于預(yù)測(cè)狀態(tài)的觸發(fā)條件表示為

25、

26、其中，預(yù)測(cè)觸發(fā)誤差為和預(yù)測(cè)狀態(tài)為

27、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟3中，構(gòu)建的安全觸發(fā)區(qū)間表示為

28、

29、其中，左右邊界

30、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟4中，構(gòu)建一個(gè)區(qū)間判斷條件，通過判斷得到觸發(fā)時(shí)刻

31、

32、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟5中，建立觸發(fā)約束條件表示為

33、gi(δkih)<0,pi(δkih)<0

34、和

35、

36、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟6中，構(gòu)建一致性控制律表示為

37、

38、其中，k為待設(shè)計(jì)的分布式控制增益。

39、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟7中，建立含區(qū)間安全事件觸發(fā)約束的多智能體系統(tǒng)一致性誤差動(dòng)態(tài)模型表示為

40、

41、觸發(fā)約束條件為

42、

43、和

44、

45、其中，上述狀態(tài)變量和系統(tǒng)矩陣定義為

46、

47、tn(x(kh))＝col[tn(x1(kh))?…?tn(xn(kh))]

48、

49、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟8中，構(gòu)造lyapunov-krasovskii泛函表示為

50、

51、對(duì)上式求導(dǎo)，并結(jié)合觸發(fā)約束條件，可得保證系統(tǒng)h∞性能水平的充分條件

52、

53、對(duì)于中的其他項(xiàng)與相同。

54、作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：步驟9中，線性矩陣不等式為

55、

56、其中，中的其他項(xiàng)與相同

57、

58、通過求解上述不等式，可得分布式區(qū)間安全事件觸發(fā)參數(shù)和一致性控制增益

59、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

60、本發(fā)明所述分布式區(qū)間安全事件觸發(fā)一致性控制方法，所構(gòu)建的分布式區(qū)間安全事件觸發(fā)機(jī)制，實(shí)現(xiàn)了安全一致性控制和網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制的協(xié)同防御，其不僅能夠節(jié)省智能體之間的通信量，而且節(jié)約網(wǎng)絡(luò)安全防御資源和消耗，實(shí)現(xiàn)一致性安全控制精準(zhǔn)調(diào)度網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制；本發(fā)明所述的方法能夠保證智能體之間的觸發(fā)通信數(shù)據(jù)安全獲取，消除dos攻擊對(duì)一致性性能的影響，具有主動(dòng)防御功能；本發(fā)明分布式區(qū)間安全事件觸發(fā)機(jī)制與網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制深度融合，打破傳統(tǒng)觸發(fā)機(jī)制單邊防御的局限性，并實(shí)現(xiàn)分布式觸發(fā)通信、網(wǎng)絡(luò)安全和多智能體系統(tǒng)一致性控制的一體化設(shè)計(jì)。