基于粒子群优化的网络拥塞控制新算法

PI控制器常用于主动队列管理中,但参数整定上的试凑法具有盲目性,算法的瞬态性能也不够理想.本文推导了基于流体流理论的网络简化模型,基于该模型将集群智能中的改进粒子群优化算法(PSO)应用于PID控制器参数优化,定义了一个综合调节时间、上升时间、超调量、系统静态误差、正弦跟踪误差等动静态性能指标函数,在给定的参数空间进行组合优化搜索,迅速求得获取使性能指标优化函数极小化的一组PID控制器参数,将PID控制器应用于网络主动队列管理系统中.仿真结果表明,在大时滞和突发业务流的冲击两种情况下,该方法设计的控制器的动静态性能优于RED、PI算法,超调量均小于5%,调节时间分别小于5秒、4秒,稳态误差分别小于两个数据包和3个数据包.     

集群攻击的传感网络稳定控制方法研究

研究集群攻击下的控制传感网络稳定控制算法,可以提高控制系统的稳定性。外部集群攻击下的控制传感网络失稳PID控制难以满足高精度控制要求,无法达到理想的控制效果。提出一种更为精准的适用于集群攻击的传感网络稳定控制算法。依据大规模集群攻击伪装行为的特性,构建传感网络稳定控制模型,引入遗传算法与PID控制理论相结合,搜索模型最优解,实现对集群攻击下的控制传感网络稳定的有效控制。实验结果表明,改进的控制方法可以减小控制过程的信号扰动,提高传感网络稳定性与控制精度,具有较强的鲁棒性。     

基于二阶Adaline网络的位标器自适应逆控制方法

为了提高导引头成像传感器视轴在系统参数时变时的稳定度,对基于二阶Adaline网络的位标器自适应逆控制方法进行了研究。先是对位标器的动力学模型和机电模型进行了数学推导与分析,接着通过对Adaline网络学习算法的研究,提出了一种不易受噪声影响的变步长LMS算法用于增强其学习能力。在最后设计的位标器双闭环控制系统中,电流环采用变速PID控制,速度环利用系统输出误差,按改进的二阶Adaline网络算法来实现其自适应逆控制的调节过程。内场实验表明,与PID控制相比,所提出的方法显著提高了位标器系统的控制精度,具有很强的鲁棒稳定性。     

基于Hopfield网络的PID模型参考自适应控制的研究与仿真

为了得到较好的PID模型的控制效果,提出一种有效的控制方案.阐述PID控制技术的定义与Hopfield网络的基本原理.结合PID控制的特点,构造了基于Hopfield网络的PID模型参考自适应控制算法.利用Hopfield网络对控制器进行优化,得出优化后系统的相应参数.通过Matlab软件对构造的系统模型进行仿真.仿真结果表明,该算法实现简便,具有较好的实时性、稳定性和鲁棒性,对被控对象的控制效果比较理想.     

压电陶瓷工作台的自校正PID控制

为了提高压电陶瓷驱动的精密工作台的定位精度,提出了一种基于自校正理论的PID控制方法.分析了工作台的动态迟滞模型,辨识了工作台的参数,设计了自校正PID控制算法.实验结果表明,与传统PID控制器相比,定位精度有了较大提高,相应速度得以加快,有效改进了工作台的性能.     

基于分布式网络的航天器真空热试验控制系统

传统的航天器真空热试验控制系统采用集中控制模式,系统精确度和可靠性较低,无法满足新型航天器的研制需求.为此设计了一套基于分布式网络、具备高可靠性和高控制精确度的控制系统.该控制系统所有终端均遵循以太网传输控制协议/因特网互联协议,以实现分布式的网络通信,并采用航天产品可靠性设计原则;同时在系统设计中采用增量式数字比例积分微分(PID)控制算法,运用模糊数学的基本理论和方法,设计了一种模糊自适应PID控制算法.控制系统中运用了数字信号处理技术,以保证控制能力的实现.经相关测试表明,该控制系统控制精确度高,动态特性良好,抗干扰能力强,可满足新型航天器研制需求.     

基于模糊PID的伺服系统误差补偿控制

针对数字控制机床进给伺服系统中常规PID控制器整定效果不理想,实用性差、加工精度低的问题,文中在某型数控铣床的基础上,对其进给伺服系统的PID控制器进行了研究。首先对系统电路进行了改进,设计得到模糊PID控制器,并选择确定核心元件,建立了PID误差控制补偿模型。然后基于PID优化理论,应用模糊自适应技术实现对PID参数的整定与优化。对模型的仿真计算结果表明,该方法能够有效减少系统误差补偿控制的调节时间,提高系统的整定效率,增强系统的抗干扰性能。     

一种改进PID控制算法的Boost变换器

为了克服采用SVPWM控制的三相Boost变换器中传统PID控制参数选取困难和控制过程中不能更改的问题,采用神经网络对PID控制算法进行了改进,设计了一种基于改进PID控制算法的三相Boost变换器,实现了PID控制参数的在线整定,提高了设计效率。仿真结果表明,与传统的PID控制相比,利用改进PID控制算法的三相Boost变换器能够有效地降低谐波,达到了设计要求。     

内模PID控制器在无刷直流电机调速系统中的应用

针对无刷直流电机中传统PID控制器参数调节复杂、对环境适应能力较弱等问题,在分析内模控制与经典PID控制的内部对应关系的基础上,综合其优点,设计采用了一种基于内部模型的PID控制器（简称IMC-PID）对无刷直流电机进行调速。在建立对象理论模型的基础上,通过对控制器在线仿真比较表明：针对本设计对象,基于内部模型的PID控制器不论在系统阶跃响应或是扰动跟踪等控制效果上都能到达经典PID控制的要求,同时还降低了参数设计的复杂性和随机性。     

矿井安全监控系统中无线传感网络干扰控制研究

无线传感网络易受延时、丢包、干扰等因素的影响。煤矿井下环境非常复杂,使得矿井安全监控系统采集的井下环境参数在矿井下的传输受到不确定干扰的影响。针对干扰的不确定性,提出非线性PID控制策略控制的无线传感网络应用于矿井安全监控系统。在Matlab/Simulink仿真环境下建立了无线传感网络仿真模型,分别对其用常规PID控制和非线性PID控制。仿真结果表明非线性PID控制要比常规PID控制对无线传感网络干扰控制效果更好。     

一种多播拥塞控制中速率的调节机制

本文针对计算机高速互联网中多播流的速率调节问题,在单点对多点的多播流量模型基础上,提出了一种由发送方驱动的单速率多播拥塞控制器的设计方法。并且运用现代控制理论和方法,讨论如何利用基于多播的单速率拥塞控制方法来对多播发送节点的发送速率进行调节,从而使得发送节点的发送速率趋于稳定。对所提出的拥塞控制方案,本文进行了分类仿真,仿真结果显示,控制方案使网络性能表现良好。     

基于控制论的ATM拥塞控制算法

ATM网络的多业务复用特性及其对QoS的承诺,使得其流量和拥塞控制变得非常复杂。控制论是分析和设计复杂系统的强有力工具,文章运用控制理论闭环反馈理论,设计了PI调节器,实现了基于PI调节器的ATM拥塞控制算法,实验及理论分析结果表明,该算法具有较强的稳定性与鲁棒性。     

基于局域信息少数者博弈的拥塞控制算法

针对目前已有的拥塞控制算法普遍存在资源利用率低下、RTT不公平和多瓶颈链路不公平等问题,分析了网络拥塞控制中的博弈现象,考虑网络局域信息在拥塞控制过程中的影响,建立了一种基于局域信息少数者博弈的拥塞控制模型,提出并实现了一种基于局域信息少数者博弈的拥塞控制算法。仿真实验表明,该算法在保证瓶颈链路资源利用率的同时,有效地解决了异构RTT流的不公平性问题,实现了多瓶颈链路下的最大最小公平性。     

A stochastic dynamic controller for random early detection queues using a Kalman filter algorithm

The stabilizing random early detection (RED) congestion control algorithm in transmission control protocol (TCP)/IP networks is a control theory problem. Significant attention has been drawn to this problem in the networking and control theory research communities. In this paper, we use a nonlinear dynamic model of the TCP RED congestion control algorithm to analyze and design active queue management (AQM) control systems. A linearized model of RED behavior around its nominal operating point which implicitly includes the delay in the control signal is derived. It is assumed that the system model is corrupted at the input and output by zero mean white Gaussian noise signals. An optimal state feedback stochastic controller is designed for the linearized model of the system in conjunction with a Kalman filter for state estimation. To illustrate the proposed design methodology, simulations results are presented and discussed. The proposed stochastic controller is applied to the nonlinear model of the system; Simulation results indicate that the proposed controller keeps the queue length bounded in an appropriate stochastic sense. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

TCP/IP网络的动态模型描述

拥塞现象成为TCP/IP网络发展面临的一个重要问题。因此，拥塞控制对TCP/IP网络的鲁棒性和稳定性具有重要作用。目前，网络拥塞控制策略主要包括两类：端到端的控制机制，如TCP拥塞控制算法；网络内部的主动队列管理(AQM)策略。但由于缺乏对网络系统动态特性的了解，这些拥塞控制策略大都基于专家经验，并没有建立完整的理论分析框架。为此，本文从数据流的角度出发，通过建立网络基本单元状态方程模型来实现IP网络系统的数学解析模型，然后用混杂系统来描述TCP带有拥塞控制策略的数据传输过程，建立了TCP/IP网络的动态模型，为网络系统中动态性能的分析、拥塞控制策略的设计奠定了基础。实验结果表明，该数学模型与NS仿真实验的结果相一致。     

计算机高速网络的拥塞控制:一种基于速率的PI方法

本文运用现代控制理论和方法,针对计算机高速互联网中最大服务交通流即能控交通流的调节问题,提出了一种基于速率的具有比例加积分(PI)控制器结构的拥塞控制理论和方法.在单个节点的交通流的模型基础上,运用控制理论中系统稳定性分析方法,讨论如何利用信终端节点缓冲占有量的比例加积分的反馈形式来调节信源节点的能控交通流的输入速率,从而使被控网络节点的缓冲占有量趋于稳定;同时使被控网络节点的稳定队列长度逼近指定的门限值.仿真结果显示,在所设计的PI控制方案下,网络的有关性能较好.     

An effective network congestion control method for multilayer network

The congestion control problem in a single node network has been solved by the nonlinear feedback control method,which has been proven to be effective and robust for different router’s queue size.However,these control models are based on the single layer network architecture,and the senders and receivers are directly connected by one pair of routers.With the network architecture being more and more complex,it is a serious problem how to cooperate many routers working in the multilayer network simultaneously.In this paper,an effective Active Queue Management（AQM）scheme to guarantee the stability by the nonlinear control of imposing some restrictions on AQM parameter in multilayer network is proposed.The nonlinear control can rely on some heuristics and network traffic controllers that appear to be highly correlated with the multilayer network status.The proposed method is based on the improved classical Random Early Detection（RED）differential equation and a theorem for network congestion control.The theorem proposed in the paper proved that the stability of the fluid model can effectively ensure the convergence of the average rate to its equilibrium point through many routers in multilayer network.Moreover,when the network capacity is larger,the proposed scheme can still approach to the fullest extensibility of utilization and ensure the stability of the fluid model.The paper reveals the reasons of congestion control in multilayer network,provides a theorem for avoiding network congestion,and gives simulations to verify the results.     

一种Iub口流控策略在HSPA＋系统中的应用

为了提高系统无线资源的利用率和网络性能,提出一种基于过准入的HSPA＋系统的Iub口流量控制策略。通过Iub口拥塞检测和L2流控处理,避免拥塞和丢包,提高传输利用率。仿真结果表明,该流量控制策略能有效降低拥塞,提高网络性能,并能保证业务的公平性。     

基于多智能体技术的城市智能交通控制系统

本文中提出一种城市交通智能控制系统,针对城市交通网络中相邻交叉口的交通流可能相互冲突,即局部交通流的优化可能引起其他区域交通状况的恶化的问题,采用多智能体协调控制方法来协调相邻交叉口处的控制信号消除网络中的交通拥塞.提出以一个智能体的方式实现一个信号灯交叉口控制,对多个信号灯交叉口形成的交通网络采用多智能体协调控制的方式实现网络流量优化来消除拥塞.文中提出由递归建模和改进的贝叶斯学习相结合的多智能体系统来使智能体可以确定其他智能体的准确模型并实时更新信息,并基于上述方法在简单的交通网络模型上建立了多智能体交通控制系统,仿真结果表明了方法的有效性,对实现智能交通系统有重要意义.     

Competitive flow control in general multi-node multi-link communication networks

In this paper, we consider the flow control in a general multi-node multi-link communication network with competing users. Each user has a source node, a destination node, and an existing route for its data flow over any set of links in the network from its source to its destination node. The flow rate for each user is a control variable that is determined by optimizing a user-specific utility function which combines maximizing the flow rate and minimizing the network congestion for that user. A preference parameter in the utility function allows each user to adjust the trade-off between these two objectives. Since all users share the same network resources and are only interested in optimizing their own utility functions, the Nash equilibrium of game theory represents a reasonable solution concept for this multi-user general network. The existence and uniqueness of such an equilibrium is therefore very important for the network to admit an enforceable flow configuration. In this paper, we derive an expression for the Nash equilibrium and prove its uniqueness. We illustrate the results with an example and discuss some properties and observations related to the network performance when in the Nash equilibrium. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.