用于信息物理系统安全控制的滚动时域混合随机博弈

在本文中，我们建立了一个零和、混合状态随机博弈模型，用于设计针对不同类型攻击的信息物理系统的防御策略。随着当今信息物理系统（CPS）日益增强的集成特性，安全性成为关键基础设施的一项挑战。尽管已经提出了针对特定攻击模型的弹性控制和检测技术，但要分析和设计针对 CPS 多种类型攻击的检测与防御机制，需要新的系统框架。除了安全性外，还需要考虑诸如最优控制成本等其他要求。我们在本工作中提出的混合博弈模型包含由系统动力学描述的物理状态，以及代表由一组子系统组成的系统检测模式的网络状态。策略意味着在每个状态下，通过从有限的候选组件集中组合一个控制器、一个估计器和一个检测器来选择一个子系统。基于该博弈模型，我们提出了一种用于有限时域博弈的次优值迭代算法，并证明了该算法给出了有限时域博弈值的一个上界。为了提供切换策略的可扩展和实时计算，还开发了一种滚动时域方法。两种算法均旨在获得鞍点均衡策略，以平衡系统的安全开销和控制成本。本文通过数值例子说明了这些概念，并将结果与先前仅配备一种类型控制器的系统设计进行了比较。