在混合攻击环境下，针对未知非线性控制系统（NCSs），数据驱动攻击观测器与弹性控制器的协同设计

《IEEE Transactions on Automatic Control》：Co-Design of Data-Driven Attack Observer and Resilient Controller for Unknown NCSs Under Hybrid Attacks

数据驱动估计与控制协同设计方法针对未知线性网络控制系统在DoS和FDI复合攻击下的稳定性问题，通过分段观测器实时估计状态与攻击信号，构建攻击依赖时变Lyapunov函数模型基础稳定性准则，利用数据驱动系统表示引理推导数据线性矩阵不等式稳定性条件，最终提出安全控制器设计方法并验证有效性。

　　

摘要：

本文提出了一种数据驱动的估计与控制协同设计方法，用于一类在同时遭受拒绝服务（DoS）攻击和虚假数据注入（FDI）攻击的未知线性网络控制系统（NCSs）。首先，设计了一种新的分段观测器，以便在DoS攻击存在的情况下实时估计不可用的系统状态和未知的FDI攻击信号。在假设所考虑的NCSs的系统矩阵事先已知的前提下，利用基于攻击的时变李雅普诺夫函数（TVLF）方法建立了基于模型的指数稳定性判据。其次，为了将基于模型的稳定性判据扩展到数据驱动范式中，提出了一种称为“DoS攻击下的数据驱动系统表示”的新技术引理。基于这一技术引理，推导出了在混合攻击下未知NCSs的数据驱动稳定性条件，这些条件以基于数据的线性矩阵不等式的形式表达。第三，在数据驱动方法框架内提出了一种安全控制器设计方法。最后，通过数值仿真验证了所提出的基于数据的安全控制策略对混合攻击下未知NCSs的有效性。