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サイバー攻撃に対して頑強な制御システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K14699
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 制御・システム工学
研究機関神戸大学

研究代表者

若生 将史  神戸大学, システム情報学研究科, 講師 (50778587)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード制御システム / セキュリティ / プライバシー / 量子化制御 / 分散最適化 / 送信電力制御 / DoS攻撃 / オブザーバ
研究成果の概要

通信ネットワークを用いた制御システムに対してサイバー攻撃が仕掛けられるシナリオを想定し,攻撃下においてもシステム全体の安全性を保証する頑強な制御器の設計理論を構築した.攻撃として観測信号の改ざんやDoS攻撃(意図的なパケットロス)を考え,また制御システムのモデルとして,微分方程式や差分方程式で記述される連続系だけでなく,オートマトンで記述される離散系も取り扱った.さらに,無線基地局の送信電力制御におけるプライバシー強化手法を開発した.

研究成果の学術的意義や社会的意義

IoT(Internet of Things)が急速に発展する現在,重要インフラなど都市に存在するあらゆるものがインターネットで繋がり,サイバー攻撃を受ける範囲が今後広がることが予想される.政府・企業の社会的信頼の失墜を未然に防ぎ,その生産性を担保しながら事業を継続するために,制御システムにおけるサイバー攻撃対策は極めて重要な課題といえる.本研究はこの課題を解決するための研究開発であり,これまで制御性能の改善を主目的としてきた制御理論にも学術的に大きなインパクトを持つものである.

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 6件、 査読あり 18件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 11件)

  • [国際共同研究] University of California, Santa Barbara/University of California, Los Angeles(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] University of California, Santa Barbara(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of California, Santa Barbara/University of California, Berkeley/University of California, Los Angeles(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Lund University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Event-triggered control of infinite-dimensional systems2020

    • 著者名/発表者名
      Wakaiki Masashi、Sano Hideki
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Control and Optimization

      巻: 58 号: 2 ページ: 605-635

    • DOI

      10.1137/18m1179717

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sampled-data output regulation of unstable well-posed infinite-dimensional systems with constant reference and disturbance signals2020

    • 著者名/発表者名
      Wakaiki Masashi、Sano Hideki
    • 雑誌名

      Mathematics of Control, Signals, and Systems

      巻: 32 ページ: 43-100

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] An LMI approach to stability analysis of coupled parabolic systems2020

    • 著者名/発表者名
      Wakaiki Masashi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 65 号: 1 ページ: 404-411

    • DOI

      10.1109/tac.2019.2916534

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stabilization of Networked Control Systems under DoS Attacks and Output Quantization2020

    • 著者名/発表者名
      Wakaiki Masashi、Cetinkaya Ahmet、Ishii Hideaki
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: - 号: 8 ページ: 3560-3575

    • DOI

      10.1109/tac.2019.2949096

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stability analysis of perturbed infinite-dimensional sampled-data systems2020

    • 著者名/発表者名
      Wakaiki Masashi、Yamamoto Yutaka
    • 雑誌名

      Systems & Control Letters

      巻: 138 ページ: 104652-104652

    • DOI

      10.1016/j.sysconle.2020.104652

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal current control for PMSM considering inverter output voltage limit: model predictive control and pulse-width modulation2019

    • 著者名/発表者名
      Koiwa Kenta、Kuribayashi Toru、Zanma Tadanao、Liu Kang-Zhi、Wakaiki Masashi
    • 雑誌名

      IET Electric Power Applications

      巻: 13 号: 12 ページ: 2044-2051

    • DOI

      10.1049/iet-epa.2019.0225

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supervisory control of discrete-event systems under attacks2019

    • 著者名/発表者名
      Wakaiki Masashi、Paulo Tabuada、Joao P. Hespanha
    • 雑誌名

      Dynamic Games and Applications

      巻: 9 ページ: 965-983

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Observer-based stabilization of systems with quantized inputs and outputs2019

    • 著者名/発表者名
      Wakaiki Masashi、Zanma Tadanao、Liu Kang-Zhi
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 64 号: 7 ページ: 2929-2936

    • DOI

      10.1109/tac.2018.2873355

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] A control-theoretic approach for cell zooming of energy harvesting small cell networks2019

    • 著者名/発表者名
      Wakaiki Masashi、Suto Katsuya、Koiwa Kenta、Liu Kang-Zhi、Zanma Tadanao
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Green Communications and Networking

      巻: 3 号: 2 ページ: 329-342

    • DOI

      10.1109/tgcn.2018.2889897

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] LQ-Optimal Sampled-Data Control under Stochastic Delays: Gridding Approach for Stabilizability and Detectability2018

    • 著者名/発表者名
      Wakaiki Masashi、Ogura Masaki、Hespanha Joao P.
    • 雑誌名

      SIAM Journal on Control and Optimization

      巻: 56 号: 4 ページ: 2634-2661

    • DOI

      10.1137/17m1150608

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stability Analysis and l2-gain of Adaptive Control Systems with Event-triggered Try-once-discard Protocols2018

    • 著者名/発表者名
      M. Wakaiki
    • 雑誌名

      IEEE Control Systems Letters

      巻: 2 号: 1 ページ: 157-162

    • DOI

      10.1109/lcsys.2017.2777739

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] SMT-based observer design for cyber-physical systems under sensor attacks2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Shourkry, M. S. Chong, M. Wakaiki, P. Nuzzo, A. Sangiovanni-Vincentelli, S. A. Seshia, J. P. Hespanha, and P. Tabuada
    • 雑誌名

      ACM Transactions on Cyber-Physical Systems

      巻: 2 号: 1 ページ: 1-27

    • DOI

      10.1145/3078621

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stabilization of networked control systems under clock offsets and quantization2017

    • 著者名/発表者名
      Okano Kunihisa、Wakaiki Masashi、Yang Guosong、Hespanha Joao P.
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 印刷中 号: 6 ページ: 1708-1723

    • DOI

      10.1109/tac.2017.2753938

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stabilization of switched systems with sampled and quantized output feedback2017

    • 著者名/発表者名
      M. Wakaiki and Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      IET Control Theory and Applications

      巻: 11 号: 12 ページ: 1913-1921

    • DOI

      10.1049/iet-cta.2016.1299

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Stabilization of systems with asynchronous sensors and controllers2017

    • 著者名/発表者名
      M. Wakaiki, K. Okano, and J. P. Hespanha
    • 雑誌名

      Automatica

      巻: 81 ページ: 314-321

    • DOI

      10.1016/j.automatica.2017.04.005

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stabilization of switched linear systems with quantized output and switching delays2017

    • 著者名/発表者名
      M. Wakaiki and Y. Yamamoto
    • 雑誌名

      IEEE Transactions on Automatic Control

      巻: 62 号: 6 ページ: 2958-2964

    • DOI

      10.1109/tac.2016.2604924

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Delayed bet-hedging resilience strategies under environmental fluctuations2017

    • 著者名/発表者名
      M. Ogura, M. Wakaiki, H. Rubin, and V. M. Preciado
    • 雑誌名

      Physical Review E

      巻: 95 号: 5 ページ: 052404-052404

    • DOI

      10.1103/physreve.95.052404

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] <i>H</i><sub>∞</sub>制御による電力貯蔵装置の容量低減化2017

    • 著者名/発表者名
      小岩 健太, 鈴木 賢太, 劉 康志, 残間 忠直, 若生 将史, 田村 淳二
    • 雑誌名

      電気学会論文誌B(電力・エネルギー部門誌)

      巻: 137 号: 8 ページ: 596-597

    • DOI

      10.1541/ieejpes.137.596

    • NAID

      130005876218

    • ISSN
      0385-4213, 1348-8147
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Privacy-preserved cell zooming with distributed optimization in green networks2019

    • 著者名/発表者名
      Masashi Wakaiki、Suto Katsuya、Izumi Masubuchi
    • 学会等名
      90th IEEE Vehicular Technology Conference
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 無限次元系のイベント駆動制御について2019

    • 著者名/発表者名
      若生将史,佐野英樹
    • 学会等名
      2019年度応用数学合同研究集会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Backstepping Observers for Two Linearized Kermack-McKendrick Models2018

    • 著者名/発表者名
      Sano Hideki、Wakaiki Masashi、Maruyama Hayate
    • 学会等名
      17th IFAC Workshop on Control Applications of Optimization
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Simultaneous Optimization of Statistical Model and Control Input Plan2018

    • 著者名/発表者名
      Iimura Yoshinobu、Wakaiki Masashi、Homma Katsumi、Umeda Yuhei、Kaneko Junji、Higuchi Hiroyuki、Kubota Kazumi、Asami Naoya、Ikeda Kazuto
    • 学会等名
      2018 Annual American Control Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantized Output Feedback Stabilization under DoS Attacks2018

    • 著者名/発表者名
      Wakaiki Masashi、Cetinkaya Ahmet、Ishii Hideaki
    • 学会等名
      2018 Annual American Control Conference
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Model Predictive Cell Zooming for Energy-Harvesting Small Cell Networks2018

    • 著者名/発表者名
      Wakaiki Masashi、Suto Katsuya、Koiwa Kenta、Liu Kang-Zhi、Zanma Tadanao
    • 学会等名
      2018 IEEE International Conference on Communications
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] DoS攻撃の下での量子化制御2018

    • 著者名/発表者名
      若生将史,Ahmet Cetinkaya, 石井秀明
    • 学会等名
      第61回システム制御情報学会研究発表講演会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 無限次元システムのサンプル値サーボ問題について2018

    • 著者名/発表者名
      若生将史,佐野英樹
    • 学会等名
      2018年度応用数学合同研究集会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Design of networked control systems in consideration of quantization error and channel capacity2017

    • 著者名/発表者名
      G.-B. Li, T. Zanma, M. Wakaiki, and K.-Z. Liu
    • 学会等名
      36th Chinese Control Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrical angle estimation of rotor for PMSM in model predictive current control2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Takagi, K. Koiwa, T. Zanma, M. Wakaiki, and K.-Z. Liu
    • 学会等名
      36th Chinese Control Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Stability and performance analysis of receding horizon quantizer in single-input system2017

    • 著者名/発表者名
      S. Takayasu, T. Zanma, M. Wakaiki, and K.-Z. Liu
    • 学会等名
      36th Chinese Control Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Estimation of network traffic status for networked control systems with data dropout and its control2017

    • 著者名/発表者名
      D. Hashimoto, T. Zanma, M. Wakaiki, and K.-Z. Liu
    • 学会等名
      36th Chinese Control Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Quantized output feedback stabilization by Luenberger observers2017

    • 著者名/発表者名
      M. Wakaiki, T. Zanma, and K.-Z. Liu
    • 学会等名
      20th IFAC World Congress
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Linear quadratic control for sampled-data systems with stochastic delays2017

    • 著者名/発表者名
      M. Wakaiki, M. Ogura, and J. P. Hespanha
    • 学会等名
      2017 American Control Conference
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-02-21  

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