A Systems Control Approach to Cyber-Physical Security

网络物理安全的系统控制方法

• 批准号: 22H01508
• 负责人: 石井 秀明
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01508/
• 关键词: システム制御; サイバーセキュリティ; 分散制御; 分散アルゴリズム

本研究は，CPSセキュリティに関して，悪意性の高い攻撃モデル，レジリエントな分散アルゴリズムや制御法および解析法について，システム全体の性能や安定性を保証するロバストな防御戦略の構築を目標とする．2022年度は主として以下の3課題に取り組んだ．1. マルチエージェント系のレジリエント合意：本研究の中心課題として外れ値を無視する合意手法を協調制御の種々の課題に適用し，発展させた．(a) ネットワークゲームを通じた最適戦略：上位層として，ネットワーク構造を決定する非協力ゲームを導入し，攻撃・防御プレイヤーの最適戦略を求めた．(b) 分散型最適化への展開： エージェント系が連携して分散最適化のタスクを実行する際のレジリエントな手法を以前より研究しているMSRアルゴリズムをベースに考案した．(c) エージェントのモデル・通信の多様化：マルチホップ通信に基づくレジリエントな合意手法を提案した．2. 応用分野への展開：(a) 振動子の数理モデルが不均一な場合に得られるクラスター型同期について，達成可能な同期レベルを定量的に解析した．(b) 感染症のSIRモデルをエージェント系に適用し，正常エージェントが相互作用を通じて確率的に異常化する状況を考えた．流行の程度に応じてエージェントは相互作用する近傍数を抑制する．(c) 大規模な送電系統において，センサ情報が改ざん攻撃された場合に対して系統分割に基づくロバストな推定法を適用し，攻撃検知に関する性能を検証した．上記成果の一部を European Control Conference (7月),IEEE Conference on Decision and Control(12月),自動制御連合講演会(11月）等で発表した．

This study is aimed at establishing a comprehensive defense strategy for CPS in 2022. The three main topics are as follows: 1. The central task of this study is to coordinate and control the development of seed production. (a)The optimal strategy of the upper layer and the optimal strategy of the attack and defense layer are determined by the structure of the upper layer. (b)The method of decentralized optimization is studied in the past. (c)Multiplicity of Communications: Proposal of a Basic Approach to Communications. 2. (a) The mathematical model of the oscillator is not uniform, and the simultaneous analysis of the possible simultaneous analysis is achieved. (b)The SIR of the infection is applicable to the normal interaction, and the abnormal condition of the infection rate is examined. The prevalence of the disease is affected by the number of nearby interactions. (c)For large-scale power transmission systems, the basic estimation method for system partitioning is applicable to the performance evaluation of attack detection. Some of the results were presented at the European Control Conference (July),IEEE Conference on Decision and Control(December), and the Joint Lecture on Automatic Control (November).

项目成果

清華大学/浙江大学/香港城市大学(中国)

清华大学/浙江大学/香港城市大学（中国）

Effects of Jamming Attacks on Wireless Networked Control Systems Under Disturbance

• DOI: 10.1109/tac.2022.3153275
• 发表时间: 2018-02
• 期刊: IEEE Transactions on Automatic Control
• 影响因子: 6.8
• 作者: A. Cetinkaya;H. Ishii;T. Hayakawa

振動子集団のアンサンブル制御

振子总体的系综控制

• 发表时间: 2023
• 作者: Kento Nishi;Shinichi Akizuki;Tatsuki Toda;Tatsushi Matsuyama;Junichi Ida;久米 遼大，伊藤 海斗，石井 秀明
• 通讯作者: 久米 遼大，伊藤 海斗，石井 秀明

A State Feedback Controller for Mitigation of Continuous-Time Networked SIS Epidemics

用于缓解连续时间网络 SIS 流行病的状态反馈控制器

• DOI: 10.1016/j.ifacol.2023.01.108
• 发表时间: 2022
• 期刊: IFAC-PapersOnLine
• 作者: Wang, Yuan;Gracy, Sebin;Uribe, César A.;Ishii, Hideaki;Johansson, Karl Henrik
• 通讯作者: Johansson, Karl Henrik