2021 Fiscal Year Annual Research Report
Event triggered control theory establishment for collaborative multi-layered protection system
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19H02158
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| Research Institution | The University of Electro-Communications |
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Principal Investigator |
澤田 賢治 電気通信大学, i－パワードエネルギー・システム研究センター, 准教授 (80550946)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 孝一 北海道大学, 情報科学研究院, 准教授 (50452115)
市原 裕之 明治大学, 理工学部, 専任教授 (70312072)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 制御システムセキュリティ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は様々な制御機器が協調・連携し，通常・縮退・回復時の制御システムのサイバー攻撃に対するレジリエンスを向上させる“協調多層型防御技術のための事象駆動型制御理論の構築”を目的とする．2021度は課題a)「事象駆動型制御の有向グラフ上の最適経路探索表現」，課題b)「誤り訂正符号に基づくセキュアな制御機器の状態管理」，課題c)「状態遷移時の制御機器の同期方法」の成果拡張を実施した．課題a)について，2021年度はマルチエージェント型の制御対象に対して，制御入力の印加タイミングをセルフトリガ型に拡張するマルチレート制御手法について着手した．1つの拡張として，大規模エージェント系に対する群体制御手法も検討した．課題b)については，制御システムの仕様と脆弱性の関係をスーパーバイザ制御理論の観点から検討した．制御システム側にとっての制御アルゴリズムの不透明度（Opacity）が攻撃ポイントになる可能性とその対策方法の基礎的な検討を行った．また，システムを有限オートマトンで表現し，システムの通常状態と攻撃状態をBDDで表現する方法についても検討を行った．同手法を残業制御システムで実装するために，制御システムの3Dシミュレータ上での検討を行った．課題c)については，合意制御に基づく分散協調全状態オブザーバの拡張を実施した．推定対象が時変になる場合の分散協調全状態オブザーバのオンライン更新法をスパースモデリングの観点から明らかにした． また，同手法のReceding Horizon Estimationへの拡張も開始した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
マルチレート型のピニング制御については，入力生成時の計算負荷を逐次的なl1最適化問題に帰着する方法をIEEE IESの会議ISIEに投稿し，採択された．大規模エージェント系に対する拡張結果を学術誌であるSICE JCMSIに投稿し，採択された．マルチエージェントシステムの合意制御における分散協調全状態オブザーバについては，分散化に伴う各エージェントの不可観測状態を推定値のオンライン補間方法を電気学会論文集に投稿し，採択された．同手法のReceding Horizon Estimationの拡張を主双対勾配アルゴリズムから検討し，国内会議SICE MSCSで発表した．同内容は国際会議ROCONDのDiscussion Paperとして報告予定である．エージェントの接続状態の変化について，エージェント間の要求関係から見積もる方法をDemand-for graphとして提案し，国際誌AROB Journalに採択された．BDDに基づくシステムの非攻撃状態の時系列展開表現については，IEEE CESの国際会議ICCEに投稿し採択された．システムの仕様と脆弱性をスーパーバイザ理論によりモデル化し，現実の制御システムのセキュリティ対策と関連付けた内容については，電子情報学会の国内会議SCISにて報告した．以上より，研究所年度の成果は当初の予定通り得られ，学術論文誌や国際学会に順次採択された事から，概ね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022度は課題a)「事象駆動型制御の有向グラフ上の最適経路探索表現」，課題b)「誤り訂正符号に基づくセキュアな制御機器の状態管理」，課題c)「状態遷移時の制御機器の同期方法」の成果拡張を実施する．課題a)は分担体制で進める．2021年度はサイバー攻撃時の状態制御方法（縮退制御）をスーパーバイザ制御理論により有向グラフ上の最短経路問題に帰着した．2022年度はグラフ表現による縮退制御を一般化する．研究代表者（澤田）と分担者である市原准教授，小林孝一准教授の共同実施となる．課題b)については，秘密計算手法であるマルチパーティ演算を実機に適用し，制御アルゴリズムの不透明度（Opacity）評価の観点から効用と限界を探る．本課題は研究代表者（澤田）と分担者である小林孝一准教授の共同実施となる．また，課題c)については，2021年度に着手した連続時間型の事象駆動型推定器に基づき，状態同期問題に取り組む．この事象駆動型推定器を有限時間推定な形式に拡張，さらに分散推定問題に適用可能な条件を明らかにする．本課題は研究代表者（澤田）と分担者である市原准教授の共同実施となる．
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