Design and Evaluation of A Cyber-Physical Resilient Power System Testbed
电力系统是一个复杂的信息物理系统，其安全性对其功能至关重要。一个主要的挑战是建模和分析其通信路径与网络威胁。为了实现这一目标，设计和评估的网络物理电力系统（CPPS）测试平台称为弹性能源系统实验室（RESLab），捕捉现实的网络，物理和保护系统功能。RESLab旨在成为研究和提高复杂CPPS对网络威胁的弹性的基本工具。网络使用通用开放研究仿真器（CORE）进行仿真，CORE充当物理和保护设备进行通信的网关。使用PowerWorld Dynamic Studio（PWDS）在动态时间帧中模拟物理网格。保护组件采用PWDS和包括SEL实时自动化控制器（RTAC）在内的物理设备进行建模。分布式网络协议3（DNP3）用于监测和控制电网。然后，举例说明这些工具的设计和验证，本文提出了四个案例研究的网络攻击和防御使用RESLab，在那里我们演示了虚假数据和命令注入使用中间人和拒绝服务攻击，并验证他们在一个大规模的合成电网。
2020-11-27 cs.SY eess.SY
A Scalable Design Approach to Resilient Architectures for Interconnected Cyber-Physical Systems: Safety Guarantees under Multiple Attacks
California State University, Los Angeles (Cal State LA)（加州州立大学洛杉矶分校）
本文提出了一种可扩展框架，用于分配鲁棒架构并调整其恢复时间，以确保互联网络物理系统在多重攻击下的安全性。
2026-03-14 cs.SY eess.SY
An STL-based Approach to Resilient Control for Cyber-Physical Systems
我们提出了ResilienC，网络物理系统的弹性控制的框架基于STL的要求。ResilienC利用最近开发的形式主义，用于根据$(\mathit{rec},\mathit{dur})$实值对的集合来指定CPS弹性，其中$\mathit{rec}$表示系统从属性违规中快速恢复的能力（可恢复性），并且$\mathit{dur}$反映其避免违规后恢复的能力（耐久性）。我们将弹性STL控制问题定义为多目标优化问题之一，其中所需STL规格的可恢复性和耐久性最大化。当两个目标都不优先于另一个目标时，问题的解决方案是一组帕累托最优系统轨迹。我们提出了一个精确的解决方法，弹性STL控制问题，使用混合整数线性规划编码和后验$ε$约束的方法，有效地检索完整的最佳弹性解决方案。在ResilienC中，在每个时间步，由决策者策略从帕累托最优解集合中选择的最优控制动作实现模型预测控制的形式。我们在两个重要的案例研究中展示了ResilienC框架的实际效用：自动驾驶车辆车道保持和最后期限驱动的多区域包裹交付。
2022-11-05 cs.SY eess.SY
Cooperative Optimization of Grid-Edge Cyber and Physical Resources for Resilient Power System Operation
本文针对电网边缘信息物理资源协同优化问题，提出一种双层求解方法，通过重构信息拓扑和控制物理资源来提升电力系统在网络攻击下的运行弹性，并在改进的IEEE 14节点系统上验证了有效性。
2025-02-09 cs.SY eess.SY
Localization of Coordinated Cyber-Physical Attacks in Power Grids Using Moving Target Defense and Deep Learning
作为针对电网的最复杂的攻击之一，协同网络物理攻击（CCPA）破坏电网的物理基础设施，并使用同步网络攻击来掩盖其影响。这项工作提出了一种新的方法来检测这种攻击，并确定线路中断的位置（由于物理攻击）。拟议的办法包括三个部分。首先，移动目标防御（MTD）被应用到暴露的物理攻击，通过分布式柔性交流输电系统（D-FACTS）设备主动扰动输电线路电抗。MTD使攻击者掩盖其物理攻击所需的知识无效。其次，卷积神经网络（CNN）应用于定位线路停电位置从妥协的测量。最后，使用模型不可知元学习（MAML）来加速CNN在拓扑重新配置（由于MTD）之后的训练速度，并减少数据/再训练时间要求。使用IEEE测试系统进行模拟。实验结果表明，该方法可以有效地定位线路停电隐身CCPA。
2022-07-25 cs.SY eess.SY
Mitigating Load-Altering Attacks Against Power Grids Using Cyber-Resilient Economic Dispatch
针对物联网（IoT）的大规模负载变更攻击（LAA）使高瓦数电器（例如，支持WiFi的空调、电动车辆等）对电力系统的安全稳定构成严重威胁。在这项工作中，提出了一个网络弹性经济调度（CRED）框架，以减轻LAA的不稳定影响，同时通过动态优化基于逆变器的资源（IBR）的频率下垂控制增益，最大限度地减少整体运营成本。将LAA和IBR下垂控制的系统频率动态建模。系统的稳定性约束的参数灵敏度的基础上显式导出。为了将它们纳入CRED模型，并使灵敏度分析的误差最小化，进一步提出了递归线性化方法。一个分布鲁棒的方法被应用到考虑与左心耳检测/参数估计相关的不确定性。通过在一个改进的IEEE可靠性测试系统中的仿真，证明了所提出的CRED模型的整体性能。
2022-06-27 cs.SY eess.SY
Developing a Correlation Indices to Identify Coordinated Cyber-Attacks on Power Grids
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
本文提出一种方法，通过开发相关指数来防御电力电网上的协同网络攻击，该方法能检测更复杂的攻击，如测量攻击。
2018-05-29 cs.SY eess.SY
Cyber-Resilient Self-Triggered Distributed Control of Networked Microgrids Against Multi-Layer DoS Attacks
分布式电源高度渗透的网络化微电网具有无处不在的远程信息交换，可能会受到各种网络安全威胁。本文首次解决了网络化微电网中频率同步方面的共识问题，该问题受到多层拒绝服务（DoS）攻击，这可能同时影响通信，测量和控制驱动通道。提出了数据流持久性（PoDF）的统一概念，用于描述不同信息网链路上的数据不可用性，并进一步量化了多层拒绝服务攻击对层次系统的影响。利用PoDF，我们给出了拒绝服务攻击的一个充分条件，在该条件下，基于边的自触发分布式控制框架可以保持一致性.此外，为了减轻离线设计的保守性对最坏情况下的攻击，在所有代理，在线自适应方案的控制参数的开发，以充分利用所有数据传输通道的最新可用信息。最后，通过典型案例验证了所提出的网络弹性自触发分布式控制的有效性.
2022-12-11 cs.SY eess.SY
Cyber-resilient Automatic Generation Control for Systems of AC Microgrids
针对交流微电网二次调频面临的传感与FDI攻击问题，提出无需快速频率测量的最优Micro-AGC及端到端检测、校正与协同缓解框架。
2023-04-25 cs.SY eess.SY
Coordinated Cyber-Attack Detection Model of Cyber-Physical Power System Based on the Operating State Data Link
现有的协同网络攻击检测方法由于难以处理不平衡的攻击数据样本、高维数据和噪声数据集，检测精度和效率较低，泛化能力较差。提出了一种利用数据链进行网络和物理数据融合的模型，用于检测对网络物理电力系统（CPPS）的攻击。两步主成分分析（PCA）用于分类系统的运行状态。采用自适应合成抽样算法来减少类别样本的不平衡性。根据攻击事件的特征强度差异对损失函数进行改进，并采用基于代价敏感梯度提升决策树（CS-GBDT）的分类算法建立综合分类器。仿真结果表明，该方法比同类算法具有更高的准确率、召回率和F-Score。
2021-02-27 cs.SY eess.SP eess.SY
A Timing-Based Framework for Designing Resilient Cyber-Physical Systems under Safety Constraint
信息物理系统（CPS）需要满足各种应用领域（如机器人、工业制造系统和电力系统）的安全约束。故障和网络攻击已被证明会导致安全违规，这可能会损坏系统并危及人类生命。已经提出了弹性架构，以通过包括冗余和从安全操作条件重启的方法来确保CPS在此类故障和攻击下的安全性。现有的CPS弹性架构利用不同的机制来保证安全性，目前还没有方法来比较它们。此外，对采用一种体系结构的CPS进行的分析和设计不容易扩展到另一种体系结构。在本文中，我们提出了一个基于时间的框架CPS采用各种弹性架构，并开发了一个通用的方法，安全分析和计算的控制策略和设计参数。利用网络子系统在有限数量的状态中的一种状态下运行的洞察力，我们首先开发了一个混杂系统模型，该模型捕获采用任何这些架构的CPS。基于混杂系统，我们制定了联合计算的控制策略和相关的定时参数CPS，以满足给定的安全约束的问题，并获得了解决方案的充分条件。利用推导出的条件，我们提供了一个算法来计算控制策略和时序参数相关的雇用架构。我们还注意到，我们的解决方案可以应用于广泛的一类CPS与多项式动力学，也允许纳入新的架构。我们验证了我们提出的框架进行案例研究，自适应巡航控制的车辆。
2022-09-01 cs.SY eess.SY
A Verifiable Framework for Cyber-Physical Attacks and Countermeasures in a Resilient Electric Power Grid
在本文中，我们研究了针对能源管理系统（EMS）的网络攻击的可行性和物理后果。在此框架内，我们设计了一个完整的仿真平台，以模拟现实的EMS操作：它包括状态估计（SE），实时应急分析（RTCA），和安全约束的经济调度（SCED）。该软件平台使我们能够实现两个主要目标：1）研究EMS的网络漏洞并了解其对系统的影响，以及2）制定和实施针对利用这些漏洞进行网络攻击的对策。我们的研究结果表明，在文献中描述的状态估计的虚假数据注入攻击不容易造成的基本情况下溢出，因为RTCA引入的保守性。为了成功的攻击，需要一个包括所有EMS块的更复杂的模型;即使在这种情况下，也只能实现事后违规。尽管如此，我们提出了几种对策，可以检测由于网络攻击的变化，并限制其对系统的影响。
2021-04-28 cs.SY eess.SY
Detection and Inference of Randomness-based Behavior for Resilient Multi-vehicle Coordinated Operations
弹性多车辆系统通过交换信息、检测和消除旨在劫持或降低整个系统性能的网络攻击来协作执行任务。在本文中，我们提出了一个框架：i）检测和隔离网络中行为不端的车辆，ii）安全地加密网络中的信息，以提醒和吸引附近的车辆在环境中的兴趣点，而无需明确广播安全关键信息。为了实现这些目标，我们利用分散的虚拟弹簧阻尼器网格物理模型对每个车辆进行编队控制。为了发现网络中任何车辆的不一致行为，我们考虑了一种方法，该方法监视与期望不匹配的车辆间残差的符号行为的变化。同样，为了掩盖重要信息并触发车辆切换到不同的行为，我们利用车辆状态的侧信道信息，并描述了一个隐藏的弹簧阻尼器签名模型，该模型可被邻居车辆检测到。我们的框架证明了在模拟和实验中的编队无人地面车辆（UGV）的存在下，恶意的人在中间的通信攻击。
2021-10-05 cs.SY eess.SY
Decentralized Safety-Critical Control of Resilient DC Microgrids with Large-Signal Stability Guarantees
针对直流微电网现有初级控制器缺乏严格安全保证、易牺牲扩展性等问题，提出结合控制屏障函数与端口哈密顿理论的分布式安全关键控制器，实现分散式可扩展安全镇定，经仿真验证在多故障场景下具备优势。
2025-09-04 cs.SY eess.SY
A Survey of Resilient Coordination for Cyber-Physical Systems Against Malicious Attacks
本文综述了网络物理系统抵御恶意攻击的弹性协调研究，聚焦节点注入攻击并基于多层框架提出新分类法，分类回顾弹性共识并扩展至多机器人与智能电网等协调任务。
2024-02-16 cs.SY eess.SY math.OC
Resilient Coordinated Movement of Connected Autonomous Vehicles
在本文中，我们认为协调运动的车辆网络组成的有界数量的恶意代理，即车辆必须达到共识的纵向位置和一个共同的预定义的速度。车辆的运动是由双积分动力学和网络上的通信是异步的延迟建模。每个正常车辆通过利用从其附近的车辆接收的信息来更新其状态。另一方面，行为不端的车辆任意进行更新，并可能通过故意改变其移动方向或在其附近广播错误信息来威胁网络内的共识。我们提出了一种异步更新策略，正常车辆，过滤的基础上收到的极值从邻近车辆，以节省他们被误导的恶意车辆。我们表明，存在拓扑约束的网络图的鲁棒性，车辆弹性实现协调运动。数值模拟提供的结果进行评估。
2021-07-29 cs.CR cs.MA cs.SY
Cross-Layer Coordinated Attacks on Cyber-Physical Systems: A LQG Game Framework with Controlled Observations
本文建立了一个博弈论框架来研究对网络物理系统（CPS）的跨层协同攻击。攻击者可以干扰物理过程，同时对通信信道发起干扰攻击。与此同时，防御者可以通过放弃观察来躲避干扰。通用框架捕获了各种各样的经典攻击模型的CPS。利用动态规划技术，我们充分刻画了子博弈完美均衡（SPE）控制策略。我们还推导出SPE的观察和干扰策略，并提供有效的计算方法来计算它们。结果表明，物理攻击和网络攻击是相互协调和相互依赖的。一方面，控制策略在状态估计中是线性的，干扰攻击引起的估计误差会导致性能下降。另一方面，攻击者和防御者在物理层中的交互显著影响观察和干扰策略。数值例子说明了防御者和攻击者之间的相互作用，通过他们的观察和干扰策略。
2021-04-07 cs.CR cs.SY eess.SY
Resilient Control of Dynamic Flow Networks Subject to Stochastic Cyber-Physical Disruptions
本文研究随机信息物理扰动下动态流网络的吞吐量弹性，利用 Lyapunov 函数与单调动力学分析稳定性，并针对不同网络条件给出达到割容量界或保证吞吐量的控制策略。
2025-01-07 cs.SY eess.SY
Cyber-Resilient Data-Driven Event-Triggered Secure Control for Autonomous Vehicles Under False Data Injection Attacks
本文提出了一种具备网络韧性的数据驱动事件触发安全控制框架，用于提升自动驾驶车辆在虚假数据注入攻击下的安全性和通信效率。
2025-12-13 cs.SY eess.SY
Byzantine-Resilient Federated Multi-Agent Optimization Framework for Cyber-Secure Interconnected Microgrids
提出BR-FedMAPPO框架，结合三重表面移动目标防御与自适应隔离策略，通过两阶段拜占庭弹性聚合规则抵御隐蔽虚假数据注入攻击，保护分布式学习通道并维持经济调度性能。
2026-08-10 cs.SY eess.SY
Constrained Attack-Resilient Estimation of Stochastic Cyber-Physical Systems
针对随机网络物理系统，提出了一种约束抗攻击估计算法（CARE）。CARE算法能够同时估计出系统的状态和攻击信号。它提高了估计精度和攻击检测性能时，物理约束和操作限制。特别地，CARE被设计用于同时输入和状态估计，提供最小方差无偏估计，并且这些估计随后被投影到由不等式约束限制的约束空间上。我们证明了估计误差和他们的协方差从CARE是小于那些从无约束的算法，并确认这一属性可以进一步降低攻击检测的漏报率。我们证明了CARE的估计误差实际上是指数稳定的均方。最后，一个说明性的例子，对车辆的攻击，以证明提高估计精度和检测性能相比，现有的无约束算法。
2022-10-11 cs.SY eess.SY math.OC
Cyber-Resilient Fault Diagnosis Methodology in Inverter-Based Resource-Dominated Microgrids with Single-Point Measurement
针对IBR主导型微电网单点测量下现有诊断方法适用性差、易受网络攻击影响的问题，提出FO-MADS方案，仅用单个VPQ测量点实现高准确率的网络弹性故障诊断。
2025-11-17 cs.SY eess.SY
A Hybrid Optimization and Deep Learning Algorithm for Cyber-resilient DER Control
针对DER控制中的通信与安全问题，提出结合反馈优化与LSTM深度学习的混合算法，利用LSTM预测丢失或受攻击的电压信息，有效提升了DER控制在实际信息物理架构中的性能。
2023-07-31 cs.SY eess.SY
Recent Advances in Analysis and Design of Cyber-physical Systems using Passivity Indices
University of Notre Dame（圣母大学）
本文综述了被动指数在网络物理系统中的最新应用，讨论了指数的定义、在不同组件中的应用以及在复合系统鲁棒设计中的作用。
2019-02-27 cs.SY eess.SY
Cyber-physical Defense for Heterogeneous Multi-agent Systems Against Exponentially Unbounded Attacks on Signed Digraphs
本文针对符号有向图上异构多智能体系统在信息物理层和观测器层遭受指数无界虚假数据注入攻击时的二分输出包含问题，提出全分布式抗攻击双层防御框架，通过抗攻击动态补偿器和控制器保证一致最终有界估计与稳定性，并通过对比实验验证其增强的弹性。
2025-02-20 cs.SY eess.SY
An Efficient Resilient MPC Scheme via Constraint Tightening against Cyberattacks: Application to Vehicle Cruise Control
提出一种通过约束收紧的弹性MPC框架，应对周期性DoS攻击下的不确定线性系统，利用卡尔曼滤波检测攻击并离线计算不确定性界限，实现在线高效计算，并在ACC问题上验证有效性。
2023-10-12 cs.SY eess.SY math.OC
An Adaptive Cyber-Resilient Framework for P2P Energy Trading under Optimal Stealthy Attacks
Indian Institute of Technology Delhi（印度理工学院德里分校）
针对P2P能源交易面临的最优隐蔽攻击问题，本文设计含马氏距离增强检测器与自适应rho缓解策略的网络弹性框架，实现98.49%的攻击检测准确率，降低约18.43%运行成本，为安全P2P能源交易提供可行方案。
2026-10-14 cs.SY eess.SY
Resilient Hierarchical Power Control for Hybrid GFL/GFM Microgrids Under Mixed Cyber-Attacks and Physical Constraints
State Key Laboratory of Industrial Control Technology, College of Control Science and Engineering, Zhejiang University（浙江大学控制科学与工程学院工业控制技术国家重点实验室）；College of Control Science and Engineering, Zhejiang University（浙江大学控制科学与工程学院）；Huzhou Industrial Control Technology Research Institute（湖州工业控制技术研究院）；Zhejiang Key Laboratory of Decision Intelligence（浙江省决策智能重点实验室）；Research Institute of China Southern Power Grid Co., Ltd.（中国南方电网有限责任公司电网科学研究院）
本文提出了一种鲁棒分层功率控制策略，通过标准化机制和动态激活方案提升混合GFL/GFM微电网在混合网络攻击和物理约束下的运行稳定性与功率共享精度。
2026-01-20 cs.SY eess.SY
Attack-Resilient Distributed Convex Optimization of Linear Multi-Agent Systems Against Malicious Cyber-Attacks over Random Digraphs
研究了随机有向图上异构线性多智能体系统在拒绝服务攻击下的弹性指数分布凸优化问题.随机有向图是由不可靠的网络引起的，而允许非周期性发生的DoS攻击是指智能对手中断通信信道。与现有的许多分布式凸优化算法相比，在网络环境下，由于网络环境的不利影响，可能无法得到全局最优解，从而导致优化算法性能下降甚至失效。上述设置对优化算法设计和指数收敛分析提出了某些技术挑战。在这项工作中，提出了几个弹性算法，使一个团队的代理最小化的总和，当地的非二次费用函数在一个安全可靠的方式与全球指数收敛。受[15]-[18]中的初步工作的启发，研究了对攻击频率和持续时间的显式分析，以保证指数最优解。数值模拟结果证明了所提出的设计的有效性。
2021-05-06 cs.SY eess.SY math.OC
Resilient-Economic Coordinated Robust Operation of Integrated Electric-Gas Systems
本研究针对既往电-气系统运行研究的两大缺陷，考虑系统间物理与经济互动，提出适配现有工业模式的鲁棒调度框架，为不确定性下电-气综合系统的弹性-经济协同运行提供新方案。
2023-05-01 cs.SY eess.SY
Distributed Resilient Control of DC Microgrids Under Generally Unbounded FDI Attacks
针对直流微电网分布式二次控制面临的一般无界 FDI 攻击，提出放宽攻击导数有界约束的防御策略，并通过 Lyapunov 证明与对比实验验证其弹性。
2023-09-29 cs.SY eess.SY
An optimization framework for resilient batch estimation in Cyber-Physical Systems
本文提出一类针对LTV离散时间系统的弹性状态估计器，通过集值映射和多种性能函数实现，在脉冲噪声无界时仍能保证估计误差有界，并给出依赖可观测度的误差界及仿真验证。
2020-12-21 cs.SY eess.SY
Resilient Networking in Formation Flying UAVs
网络物理系统上的威胁已经变得非常复杂，传统的安全和保护方法无法实现。这项工作解决了编队飞行无人机的网络安全的主动方法。提出了一种在非合作（有缺陷或恶意）无人机存在下的无人机弹性编队控制方法。提出了一种基于局部信息的容错一致性算法，解决了存在行为异常节点时的弹性一致性问题。在所提出的框架中，网络鲁棒性的图论属性传达的概念，在网络中的两组无人机之间的直接信息交换的分布式共识算法的行为和收敛性进行了分析。一个分布式控制策略的发展，以保持网络连通性阈值，以满足拓扑结构的要求提出的弹性一致性算法。数值算例表明了该方法在处理编队飞行无人机遭受网络攻击时的适用性
2020-09-27 cs.MA cs.SY eess.SY
Resilient Cyberphysical Systems and their Application Drivers: A Technology Roadmap
网络物理系统（CPS）在我们的个人和职业生活中无处不在，它们有望极大地改善微型社区（例如，城市农场，医院），大社区（例如，城市和大都市），城市结构（例如，灵巧家庭和汽车），以及生活结构（例如，人体、合成基因组）。我们在本文中解决的问题涉及到设计这些CPS系统，使其从根本上服从，并通过渐进式学习，通过反应服从。一个优化设计的系统是弹性的独特的攻击和经常性的攻击，后者具有较低的开销。总体而言，可以从缺乏复原力的三个主要来源来看待复原力的概念，即：外部因素，如自然变异和袭击情景;工程设计和外部因素之间的不匹配，（分布式拒绝服务）攻击或其他网络安全噩梦，所谓的“黑天鹅”事件，使市政电网和其他连接基础设施的关键服务失效、数据泄露和网络故障;以及工程设计本身的脆弱性，包括错误、人机交互（HCI）和现实世界系统的整体复杂性。在本文中，我们的重点是设计和部署创新，广泛适用于一系列CPS应用领域。
2019-12-20 cs.CY cs.DC cs.SY
Control Challenges for Resilient Control Systems
在这一章中，我们将介绍解决控制系统弹性问题的方法。控制系统面临的主要挑战是其网络物理系统的性质，它将网络系统与物理层动态紧密耦合。因此，需要通过将网络弹性与物理层弹性集成来解决控制系统的弹性问题。我们介绍的框架，可以提供一个整体的控制系统的弹性和定量的设计范式，可以实现最佳的跨层和跨阶段的设计在规划，操作和恢复阶段的控制系统。控制系统通常是工业应用和关键基础设施中的大规模系统。这种系统的分散控制是必不可少的。我们扩展的弹性框架，以解决分散的控制代理之间的分布式和协作的弹性。
2021-05-17 cs.GT cs.SY eess.SY
Analysis, detection and control of secure and safe cyber-physical control systems in a unified framework
University of Science and Technology Beijing（北京科技大学）；University of Duisburg-Essen（杜伊斯堡-埃森大学）；Shandong University of Science and Technology（山东科技大学）；Beihang University（北京航空航天大学）；University of Victoria（维多利亚大学）
本文提出了一种统一框架，用于分析、检测和控制网络物理控制系统中的安全性和鲁棒性，通过共素因子分解理论实现统一的控制与检测方法。
2026-01-13 cs.SY eess.SY
Plant Equivalent Controller Realizations for Attack-Resilient Cyber-Physical Systems
Eindhoven University of Technology（埃因霍温理工大学）；Singapore University of Technology and Design（新加坡科技设计大学）
本文提出了一种基于植物等效控制器的闭环系统抗攻击方法，通过可达集分析和线性矩阵不等式设计，提升网络化物理系统在隐蔽攻击下的鲁棒性。
2026-09-10 cs.SY eess.SY
DRL2FC: An Attack-Resilient Controller for Automatic Generation Control Based on Deep Reinforcement Learning
针对虚假数据注入攻击威胁AGC系统稳定性的问题，提出一种基于深度强化学习的控制器，通过动态调整发电机设定值有效提升了系统的抗攻击弹性。
2024-04-25 cs.SY eess.SY
Method for Extracting Patterns of Coordinated Network Attacks on Electric Power CPS based on Temporal-Topological Correlation
在分析电力网络物理系统（CPS）的协同攻击时，难以还原完整的攻击路径，且无法自动识别攻击意图。提出了一种基于时间-拓扑相关性的电力CPS协同攻击模式提取方法。首先，根据网络空间的告警日志对攻击事件进行聚合，提出一种基于时间因果贝叶斯网络的网络攻击识别算法，解析出同一攻击者的网络攻击序列。然后，根据不同攻击测量数据在物理空间的特征曲线，设计了一种组合物理攻击事件判据算法，用于区分物理攻击事件的类型。最后，通过时间-拓扑关联将物理攻击事件和网络攻击序列进行匹配，提取攻击序列的频繁模式，并从分散的网格测量数据和报警日志信息中发现隐藏的多步攻击模式。密西西比州立大学的实验平台验证了该方法的有效性和效率。
2020-03-23 cs.CR cs.SY eess.SY
Resilient Ramp Control for Highways Facing Stochastic Perturbations
高速公路通行能力往往受到随机扰动，由于天气，交通混合，驾驶员行为等的综合影响，本文的动机是需要一个系统的方法，在面对这种扰动的性能保证交通控制。我们开发了一种新的控制理论方法设计扰动弹性匝道控制。我们考虑一个信元传输模型，其中1）马尔可夫信元容量和2）缓冲区代表入口匝道和上游干线。使用这个模型，我们分析了入口匝道排队的稳定性，通过构造分段李雅普诺夫函数，考虑非线性交通动力学的性质。然后，我们设计斜坡控制器，保证吞吐量和队列量的界限。我们还制定了协调匝道控制的问题作为一个双层优化与非凸内部的子问题。为了解决这个问题的计算问题，我们还考虑本地化和部分协调的重新制定。对美国洛杉矶一条18.1km高速公路的案例研究表明，9.9\%）的车辆行驶小时减少所获得的本地化（分别为部分协调）控制，都优于经典的ALINEA和METALINE控制器。
2022-03-09 cs.SY eess.SY math.OC
Real-Time Defense Against Coordinated Cyber-Physical Attacks: A Robust Constrained Reinforcement Learning Approach
本文提出一种三层鲁棒约束强化学习框架，通过生成最坏情况 N-K 攻击场景并采用可行动作映射与增广拉格朗日优化，实现电力系统对协同网络物理攻击的实时防御与快速恢复。
2025-09-16 cs.SY eess.SP eess.SY
Lyapunov-based Resilient Secondary Synchronization Strategy of AC Microgrids Under Exponentially Energy-Unbounded FDI Attacks
本文针对孤岛交流微电网，提出了基于Lyapunov的完全分布式攻击弹性二次控制策略，以抵御指数能量无界FDI攻击，确保频率、电压和功率分配的UUB收敛，并通过仿真和硬件在环实验验证了有效性。
2024-12-31 cs.SY eess.SY
Moving-Target Defense for Detecting Coordinated Cyber-Physical Attacks in Power Grids
这项工作提出了一种移动目标防御（MTD）策略来检测针对电网的协同网络物理攻击（CCPAs）。CCPA包括物理攻击，例如断开传输线，然后是协调的网络攻击，将虚假数据注入传感器测量值以掩盖物理攻击的影响。这种攻击可能导致无法检测到的线路中断，并对电网造成重大损害。所提出的方法的主要思想是无效的知识，攻击者用来掩盖的物理攻击的影响，通过主动扰动电网的输电线路电抗使用分布式灵活的交流输电系统（D-FACTS）设备。我们确定了MTD设计标准，在这种情况下，挫败CCPA。所提出的MTD设计包括两个部分。首先，我们确定了D-FACTS设备部署的链接子集，使防御者能够针对系统中的任何链接检测CCPA。然后，为了最大限度地减少防御成本在系统的运行时间，我们使用博弈论的方法来确定最好的子集的链接（在D-FACTS部署集）扰动，这将提供足够的保护。大量的仿真使用的MATPOWER模拟器在IEEE总线系统验证了我们的方法在检测CCPA和降低运营商的防御成本的有效性。
2019-08-06 cs.CR cs.IT cs.SY
DynaTrust-VVC: Directional Physics-Informed Trust-Based Detection and Mitigation for Cyber-Resilient Multi-Agent Volt--VAR Control
West Virginia University（西弗吉尼亚大学）
针对分布式无功-电压控制中的虚假数据注入攻击，提出DynaTrust-VVC框架，利用方向物理信息信任和自适应阈值实现快速检测与缓解，显著提升网络弹性且不增加误报。
2026-09-25 cs.MA cs.SY eess.SY
Resilient Interval Observer-Based Control for Cooperative Adaptive Cruise Control under FDI Attack
University of Tulsa（塔尔萨大学）
本文提出了一种结合非线性控制器和区间观测器的控制框架，用于在面对FDI攻击时实现鲁棒的状态估计和安全的协同自适应巡航控制。
2026-01-18 cs.SY eess.SY
Multi-Hypotheses Navigation in Collaborative Localization subject to Cyber Attacks
本文提出了一种在多智能体系统中应对网络攻击的鲁棒协同定位方法，通过多假设管理和几何缩减实现鲁棒性，提升导航可靠性。
2025-11-27 cs.SY eess.SY
Attack-Resilient Distributed Algorithms for Exponential Nash Equilibrium Seeking
研究了在恶意网络攻击下，有向通信网络中的弹性分布式纳什均衡（NE）求解问题。所考虑的攻击，称为拒绝服务（DoS）攻击，允许发生非周期性的，这是指中断的通信信道进行的智能对手。在这样一个不安全的网络环境中，网络攻击的存在可能会导致不良的性能下降，甚至失败的分布式算法，以寻求非合作游戏的NE。因此，上述设置可以提高待解决问题的实际相关性，同时，它对分布式算法设计和指数收敛分析提出了一些技术挑战。与现有的分布式网元在一个完美的通信网络上寻找结果相反，提出了一种攻击弹性分布式算法，使得在存在DoS攻击的情况下，网元可以以指数收敛速度精确到达。受文献[21]-[26]的启发，通过对攻击频率和攻击持续时间的分析，提出了一种指数NE搜索算法，并通过实例和数值仿真验证了该算法的有效性.
2020-09-22 cs.SY eess.SY
Switching and Data Injection Attacks on Stochastic Cyber-Physical Systems: Modeling, Resilient Estimation and Attack Mitigation
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Swiss Federal Institute of Technology (ETH)（瑞士联邦理工学院（苏黎世联邦理工学院））
本文研究在随机过程中和测量噪声存在下，如何通过多模型推理算法实现鲁棒状态估计，以应对切换机制攻击和传感器信号注入攻击，并讨论攻击检测与缓解方法。
2017-07-22 cs.CR cs.SY eess.SY
Model-Free Reinforcement Learning Control for Resilient Cyber-Physical Systems
Departmento de Ingenier\'ia El\'ectrica, Universidad de Concepci\'on, Concepci\'on, Chile (e-mail: )；Department of Electrical \& Computer Engineering, University of Alberta, Edmonton, T6G 1H9, Alberta, AB, Canada (e-mail: )；Department of Chemical；Biological Engineering, University of British Columbia, Vancouver, BC V6T 1Z3, Canada ( )；Department of Chemical \& Materials Engineering, University of Alberta, Edmonton, T6G 1H9, Alberta, AB, Canada (e-mail: )
本文比较了无模型控制器在非线性系统遭受网络攻击（虚假数据注入和拒绝服务攻击）下的性能，分析了四种强化学习奖励类型，发现Lyapunov奖励在低跟踪误差下弹性最佳，指数奖励在中等训练条件下提供良好折衷，渐进和线性奖励收敛快但鲁棒性差。
2026-06-18 cs.LG cs.SY eess.SY
Data-Driven Graph Switching for Cyber-Resilient Control in Microgrids
University of Nevada, Reno（内华达大学雷诺分校）；Aalborg University（奥尔堡大学）
本文提出一种基于物理引导和监督ANN的框架，通过检测异常并切换通信图拓扑消除对受感染设备的依赖，实现微电网二次控制层对网络攻击的弹性，在低噪声环境下表现稳健。
2024-11-12 cs.AI cs.SY eess.SY
Game-Theoretic Electric Vehicle Charging Management Resilient to Non-Ideal User Behavior
Data61 (NICTA), CSIRO（数据六十一（国家信息通信技术技术中心），联邦科学与工业研究组织）；University of New South Wales（新南威尔士大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）
本文研究了考虑聚合器非理想行为的电动汽车充电竞争，通过双阶段非合作博弈模型分析聚合器间互动，证明非合作行为下可达到子博弈完美ε-纳什均衡，并通过案例研究验证协调充电策略在节能和峰谷比降低方面的鲁棒性。
2017-12-18 cs.GT cs.SY eess.SY
A Jamming-resilient Algorithm for Self-triggered Network Coordination
University of Groningen（格罗宁根大学）
本文研究了在分布式拒绝服务攻击导致通信故障情况下，通过设计时间变化的控制和通信策略，保持共识的自触发共识网络框架，提出持久通信概念并分析其对共识时间的影响。
2016-03-08 cs.SY eess.SY
Sensor Attacks and Resilient Defense on HVAC Systems for Energy Market Signal Tracking
本文研究了网络攻击对电网交互式建筑中HVAC系统功率跟踪性能的影响，设计了基于随机优化的隐蔽传感器攻击及弹性控制防御框架，无需过滤受损数据即可将功率跟踪误差降低70%以上。
2023-10-24 cs.SY eess.SY
Malicious Mode Attack on EV Coordinated Charging Load and MIADRC Defense Strategy
物联网（IoT）提供了一个突出的通信环境，以促进电动汽车（EV）负载的协调充电。然而，由于物联网与公用网相连，协同收费系统处于低级别的网络安全，极易受到恶意攻击。本文研究了恶意模式攻击（MMA），这是一种新的网络攻击模式，它同时攻击大规模电动汽车充电桩，以产生与阻尼差的广域机电模式相同频率的连续正弦功率扰动。因此，甲基丙烯酸甲酯可以激发高振幅的强迫振荡，严重威胁电力系统的稳定性。首先，通过调查基于物联网的协调充电负载控制系统的脆弱性，阐明了MMA的潜在威胁，并以Mirai这样的MMA过程为例。然后，基于攻击过程，建立了MMA模型进行冲击分析，推导了MMA受迫振荡的平均响应和随机响应表达式，找出了主要影响因素。进一步，为了减轻MMA的影响，提出了一种基于多指标信息主动扰动抑制控制的防御策略，以提高电力系统的稳定性和抗扰动能力，该策略综合考虑了模式阻尼和扰动补偿的影响因素。仿真结果验证了MMA威胁的存在性和特征，验证了该防御策略的有效性。
2021-10-26 cs.SY eess.SY
