具备扰动补偿与实时攻击检测的抗可塑性加密控制系统
系统与控制
2025-07-31 v1 系统与控制
摘要
本研究提出一种基于键 Homomorphic 加密(KHE)方案的带扰动观测器(DOB)的加密 PID 控制系统，旨在实现控制性能的同时提供对可塑性攻击的抗性。该控制器将 DOB 与 PID 结构集成，以通过估计和消除外部扰动来补偿建模不确定性。为增强安全性，该系统设计为在解密或计算过程中若检测到密文被篡改，则输出错误符号，从而实现对可塑性攻击的实时检测。为验证所提出的方法，我们进行了阶段定位控制实验和攻击检测测试，使用工业线性台进行实验。结果表明，基于加密 DOB 的 PID 控制器在跟踪精度方面优于传统加密 PID 控制器。此外，该系统成功检测到了两种可塑性攻击：一种会使控制系统失稳，另一种则会降低其性能。本研究的主要贡献在于：(i) 实现了 KHE 基于加密 DOB-PID 控制器；(ii) 在不确定性条件下提升了控制性能；(iii) 在加密控制系统中实现了攻击检测能力的实验演示。
引用
@article{arxiv.2507.22693,
title = {Malleability-Resistant Encrypted Control System with Disturbance Compensation and Real-Time Attack Detection},
author = {Naoki Aizawa and Keita Emura and Kiminao Kogiso},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.22693},
year = {2025}
}