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基于控制理论的主动队列管理算法研究

作　者: 杜飞
导　师: 孙金生
学　校: 南京理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 网络拥塞控制主动队列管理自适应控制变结构控制包到达速率
分类号: TP393.06
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

Internet是一个时变、强非线性、大时滞的系统,对于这样的系统,经典的固定参数的主动队列管理算法已经不能满足性能要求,因此需要设计具有自适应性的算法。本文尝试从TCP/AQM系统的控制误差中提取有用信息,并用于在线调整控制器参数,从而在避免对系统进行辨识的前提下实现了自适应控制,取得主要成果如下：(1)提出一种基于PSD控制器的主动队列管理算法。PSD控制器具有与PID控制器类似的结构,不同之处在于PSD控制器能够根据系统误差动态地改变控制器参数,实现自适应控制。PSD算法不需要对TCP/AQM系统的模型进行辨识,因此与其它自适应算法相比,该算法具有较低的计算复杂度。(2)将基于速率和基于队列长度的AQM算法相结合,设计了一种基于串级PID控制器的主动队列管理算法；并根据速率和队列长度误差的相对大小,在线调整两部分控制量的比例关系；同时利用了虚拟链路带宽的概念,并最终形成了权值自适应串级PID控制算法。该算法较好地处理了拥塞的直接原因和累积效果的关系。(3)提出一种基于变结构PID控制器的主动队列管理算法。分别设计了比例、积分和微分系数关于误差的函数,使得当误差较大时比例作用加强,积分和微分的作用减小；当误差较小时,比例作用减小,积分和微分作用加强。该算法能够加快队列的收敛速度,避免积分饱和现象,并具有较好的稳态性能。仿真实验表明,上述三种主动队列管理算法均能使队列快速收敛到目标值,超调量较小,且当网络参数在较大范围内变动时,仍然保持较好的控制性能。

基于控制理论的主动队列管理算法研究

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