信息物理系统(Cyber-Physical Systems,CPSs)是集成物理感知、计算、通信和控制的新型智能复杂网络系统,实现对物理对象的实时感知和分布式控制。随着通信技术高速发展,CPSs得到了蓬勃发展且在关键基础设施和政府机构发挥着举足轻重的作用,现CPSs已广泛应用于智能电网、智慧城市、智能医疗、智能交通等诸多领域。值得注意的是,这些应用都要建立在保证系统安全的基础上,否则可能会给人们的生命财产带来严重的损害。然而,在实际应用中,CPSs感知设备的逻辑和地理位置往往呈现分布的状态,分布式协作虽然提高了系统的性能同时也增加了 CPSs的脆弱性。因此,研究CPSs的安全问题具有重要的实际意义和理论价值。目前,CPSs安全问题的研究得到国内外学者的青睐并取得了一定的研究成果。现有研究成果多从信息角度研究CPSs的安全问题。然而,CPSs中网络空间和物理空间呈现深度融合的特性,为确保系统的动态安全性需要从控制角度考虑CPSs的安全问题。从控制角度来说,CPSs的安全控制研究虽然取得了一定的进展,但仍存在许多不足之处。例如,现有研究成果大都处理单一的攻击模式并建立常量形式的攻击模型,缺乏复杂攻击模式的研究和融合复杂攻击动态演化规律的建模方法;现存的安全控制方法大都是集中式的,显然这种传统的安全控制方法难以应用于CPSs实际应用场景中遭受网络攻击的分布式控制系统(如智能电网系统、无人机系统等);在复杂网络环境下,CPSs面临着外界干扰、不确定性和执行器饱和等因素,使得分布式安全控制器的设计和系统安全性分析变得非常困难。针对上述研究的不足之处,本文围绕复杂网络环境下多自主体CPSs遭受多重攻击的安全控制问题展开研究,具体研究内容如下:1)研究不确定多自主体CPSs的测量信息传输通道和控制信号传输通道遭受虚假数据注入攻击的安全控制问题。基于虚假数据注入攻击的过程分析,采用伯努利过程对随机发生的虚假数据注入攻击建模。为了减缓虚假数据注入攻击对控制系统性能的影响,提出了基于事件触发的分布式安全控制策略。此外,通过设计有限时间事件触发机制可减少传输通道有限能源的消耗且能保证控制性能,提高系统的鲁棒性。2)研究联合攻击下时变多自主体CPSs的安全一致性控制问题。在信息传输过程中,狡猾的攻击者会对系统的前馈通道和反馈控制通道同时发起由虚假数据注入攻击和拒绝服务攻击组成的联合攻击。基于联合攻击的随机特性,采用相互独立的伯努利随机过程对这两种随机攻击构建合适的数学模型,在此基础上,提出分布式安全一致性控制策略,确保系统的安全一致性。3)研究存在混合攻击和执行器饱和情形下多自主体CPSs的有限时域安全控制问题。利用马尔科夫跳变理论为随机发生的混合攻击构建合理的数学模型。然后,为降低混合攻击对系统性能的影响,融合混合攻击的动态演化规律设计分布式切换控制器参数。最后,利用随机过程理论分析混合攻击下设计的单一控制策略和分布式切换控制策略对控制系统性能的影响。4)研究具有随机切换拓扑结构无人机系统遭受重放攻击的安全控制问题。采用马尔科夫随机过程描述实时变换位置的无人机通信拓扑结构。由于攻击者随机发起的重放攻击造成无人机部分状态难以测量,设计一种观测器。为了保证系统的安全性性,设计基于观测器的安全一致性控制方案。通过无人机实验平台验证所提安全控制方法的实用性和可行性。