基于跨层安全机制的异构Mesh微电网分布式协同控制研究
批准号:
62173256
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
孔政敏
依托单位:
学科分类:
控制理论与技术
结题年份:
2025
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
方彦军、丁李、崔雪、周东国、雷忠诚、刘海棠、朱傲、王碟、宋静
中文摘要
本项目从微电网信息系统的安全和控制出发,考虑其跨层安全问题,研究具有普适意义的异构Mesh微电网信息系统的物理层和网络层安全控制策略。主要内容包括:在物理通道上,分别针对微电网外/内部存在窃听时,考虑多跳分布式电源节点的典型通信场景,研究发送预编码和人工噪声分布式协同优化,考虑最小安全速率最大化问题的分块优化方案,求解凸性的变量分块函数可行域中稳态解,获取混合电力线和无线模式的鲁棒协同物理层安全机制;在网络层上,分别针对交流和直流微电网,利用图论和测度论来描绘基于物理层安全机制的跨层链路置信度,分析跟踪误差的收敛性,设计辅助控制变量以刻画网络层自信度、他信度,从而建立基于跨层安全的微电网频率/电压/电流的分布式协同控制协议。本项目针对微电网信息系统的跨层安全,开展跨层协同、层层递进的理论研究与仿真验证,可望解决以往割裂不同层级安全研究的弊病,填补无物理层和网络层的跨层协同安全研究的空白。
英文摘要
Based on the security and control of micro grid information system, this researchs focuses on physical-layer and network-layer control strategy of heterogeneous mesh micro grid to solve cross-layer security issues. On the physical layer, we investigated the physical layer security mechanism of hybrid power line channel and wireless channel for multiple-hop micro power grid communications between distributed generators (DGs). For securing the confidentiality of signals between DGs in the presence of both external and internal eavesdroppers, a joint optimization scheme of transmitting precoding and artificial noise will be proposed, on which we will consider a maximization problem of the minimum security rate optimization problem and solve the steady-state solution to block convex function. On the network layer, we will propose a distributed cooperative control protocol of frequency/voltage/current based on cross-layer security for both alternating current and direct current micro power grid. We will use graph theory and measure theory to describe the physical layer security mechanism based on cross-layer link degree of confidence, analyse the convergence of tracking error and design auxiliary control variables to describe the confidential factor and trust factor of network layer. Aiming at the cross-layer security of micro grid information system, this project will carry out the investigaion and simulation of cross-layer cooperative and layers of progressive, which is expected to solve the shortcomings of previous security researches that separate different layers, and supply a gap of cross-layer cooperative security research.
针对异构Mesh微电网在复杂电磁环境和多源攻击条件下面临通信与控制安全协同不足的问题,传统单层方法难以适应实际运行需求。项目开展物理层安全协同控制的跨层融合,为提升系统鲁棒性与可扩展性提供了新的研究途径。围绕跨层安全建模与优化控制开展研究,可揭示通信安全与网络控制的耦合机理,为微电网安全稳定运行提供理论依据。为此,本项目围绕跨层安全机制下的异构Mesh微电网,系统研究鲁棒物理层安全与分布式协同控制中的建模、控制、优化与仿真问题,包括:面向外部恶意窃听者和内部不可靠分布式电源节点的鲁棒物理层安全策略设计,多用户多中继多跳场景下的联合预编码与人工噪声优化,基于深度强化学习的安全传输自适应优化方法,基于交替方向乘子法的神经网络加速训练方法,以及物理层安全与网络层固定时间一致性控制、事件驱动弹性控制的融合机制。通过上述研究,丰富和发展了微电网跨层安全与分布式控制理论,为复杂能源信息系统中安全通信与协同控制的分析与设计提供了系统性的理论支撑与方法指导。
基于跨层安全机制的异构Mesh微电网分布式协同控制研究
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批准号:--
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项目类别:面上项目
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资助金额:60万元
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批准年份:2021
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负责人:孔政敏
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依托单位:
基于复杂多主体协作体制的WSN动态组网与干扰对齐研究
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批准号:61201168
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2012
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负责人:孔政敏
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依托单位:
国内基金
海外基金