一种基于组合型模糊控制的主动队列管理算法

计算机网络具有的复杂性和动态特性使传统控制理论难以进行主动队列管理（Active Queue Management, AQM）算法的设计和分析．本文在模糊集合和模糊系统理论的基础上设计了一个主动队列管理算法CF（Combination Fuzzy control）．其中模糊控制器I根据瞬时队列的长度和变化值计算控制量；模糊控制器II根据系统负载因子计算控制增益．通过选择模糊控制器参数，模糊控制系统与使用PI（Proportional Integral）控制器的系统具有相同的局部稳定性．最后通过仿真对CF、PI和单模糊控制器的性能进行了比较．     

一种基于速率的PI主动队列管理机制

PI(proportional integral)主动队列管理机制是应用控制理论中的比例积分控制器设计的主动队列管理机制,其性能优于RED(random early detection)算法,能有效地消除稳态误差.但PI算法默认参数在目标队列长度较小情况下收敛速度较慢;而参数整定上的试凑法,无法同时保障系统的瞬态和稳态性能.研究拥塞产生的原因及其表现形式,提出一种基于报文到达速率的PI算法(Rate based Proportional and Integral,RPI).它根据报文到达速率和队列长度,即拥塞瞬间状况和持续状况计算出合适的丢弃率.通过NS2模拟表明,相对于PI,RPI具有更快的收敛速度和更小的队列抖动.     

一种新的网络拥塞控制算法API-V

针对PI控制器响应速度的不足，提出一种自适应网络动态变化的主动队列管理算法：API-V控制器．在PI控制器的基础上，根据瞬时队列长度增加速度控制，根据实时测量链路的数据包丢失率获得当前的负载信息，动态调整PI算法中的有关参数．理论分析和仿真结果表明，相对于PI控制器及其改进算法，API-V控制器具有更快的响应速度、收敛速度和更小的队列抖动，并且提高了缓冲区的利用率．     

基于单神经元自适应PI 控制器的主动队列管理算法

基于神经网络理论中的神经元模型与学习算法,设计了一种主动队列管理算法SNAPI（Single Neuronbased Adaptive PI controller）．控制器根据系统误差在线调整PI 控制器的控制参数,以适应动态变化的网络参数．运 用Nyquist 稳定判据给出了系统在平衡点附近的局部稳定条件．最后通过仿真检验了SNAPI,并比较了它与使用固 定控制参数的PI 算法的性能．     

Ad Hoc网络PI主动队列稳定区域研究

主动队列管理(AQM)的比例积分(PI)算法可以有效控制Ad hoc网络的瓶颈节点队列长度,其稳定性是实现拥塞控制的基础。针对目前PI-AQM设计大多缺乏稳定区域的理论分析问题,该文根据Ad hoc网络的多跳、时延特点,分析PI算法在时延无线网络中的稳定性,给出无时延和大时延下PI算法的稳定区域,以便进一步优化设计PI控制器。通过Matlab和NS2仿真验证了稳定区域结论的正确性。     

基于积分分离PI的主动队列管理算法

在目前的网络拥塞算法研究中,在IP层实现的主动队列管理（AQM）已经成为一个研究的热点。简要介绍了AQM算法的研究现状,具体分析了AQM中的PI算法,并利用积分分离技术改进了PI算法。与常规的PI算法相比,仿真结果表明：在一定范围内积分分离PI算法不但可以消除队列误差,保持队列的稳定,而且可以明显加快队列的收敛速度。     

基于独立神经元的自适应主动队列管理算法

针对主动队列管理中PI(Proportional-integral)算法的不足,设计了一种基于独立神经元的自适应PI控制器INAPI(Independent neurons-based adaptive PI controller).控制器利用神经网络理论中的神经元模型与学习算法,2个独立的神经元根据系统状态采用最速下降法在线调整PI控制器的控制参数,以适应动态变化的网络参数.仿真结果表明,INAPI的性能要优于使用固定控制参数的PI和FLC(Fuzzy logic controller)算法.     

具有最小时间加权平方误差积分的主动队列管理算法ISTE-PI

针对现有基于控制论的主动队列管理(AQM)算法的不足,在不忽略TCP/AQM传递函数模型中时滞环节的条件下,将TCP短流和UDP流作为干扰信号引入AQM控制器的设计过程,并借助最小"时间加权平方误差积分(ISTE)"控制方法,设计了一个基于PI控制器的AQM算法ISTE-PI.与现有算法相比,ISTE-PI算法同时具备响应速度快、抗干扰能力强、能用于大时滞网络环境且鲁棒性好等特点.鉴于Internet网络流量由TCP长流、TCP短流和UDP流构成,且是大时滞网络,因此ISTE-PI算法能更好地适应Internet网络环境下的主动队列管理.     

S-Fuzzy2PI：一种新的主动队列管理算法

提出一种基于Smith预估的模糊-PI双模控制器的主动队列管理算法S-Fuzzy2PI.将模糊控制与PI算法相结合,系统误差较大时采用Fuzzy控制用以加强系统的响应速度和鲁棒性,系统接近稳态时切换到PI控制器来加强系统的稳态特性.网络拥塞控制系统是一个时滞系统,回环时间(RTT)较大时,算法性能受到较大的影响,因此本文引入Smith预估器来克服大时滞网络对于系统性能的影响.NS2仿真结果表明: S-Fuzzy2PI算法在瞬态性能和稳态性能上都有很大的改进,有效地克服了大时滞网络带来的负面影响.     

基于速度控制的API网络拥塞控制策略

本文针对PI控制器响应速度方面的不足，提出了一种自适应网络动态变化新的主动队列管理算法--API-V控制器。在PI控制器的基础上，根据瞬时队列长度，增加速度控制；根据实时测量链路的数据包丢失率，获得当前的负载信息，动态调整PI算法中的有关参数。理论分析和仿真表明，API-V控制器相对于PI控制器及其改进算法，不仅具有更快响应速度和收敛速度、更小的队列抖动，而且提高了缓冲区的利用率。     

自适应PI主动队列管理算法

主动队列管理是一个非常活跃的研究领域,相对于丢尾算法,AQM(active queue management)能够提供更短的平均队列延迟和更高的带宽利用率.虽然PI(proporrional integral)主动队列管理算法的性能优于RED(random early detection)算法,但是PI算法的收敛速度比较慢.以PI算法为基础提出了一种自适应PI算法API(adaptive proportional integral).API通过实时测量链路的报文丢失率,获得当前的负载信息,然后动态设置PI算法中的有关参数.通过ns-2模拟表明,相对于PI及其改进算法PIP(proportional integral based series compensation and position feedback compensation),API具有更快的收敛速度和更小的队列抖动.     

基于精确模型的网络拥塞控制算法

针对基于流体流理论提出的网络模型在推导过程中的一些近似使得该模型对网络行为描述的不精确问题，提出了网络流量的精确模型，并且基于该模型把一种新的PID及类PID设计方法用于主动队列管理(AQM)控制器的设计，利用约束化的数值优化方法寻找控制器参数。理论分析和仿真实验表明，该控制算法的综合性能优于PI算法。     

Anti-windup compensator for active queue management in TCP networks

In this paper, we apply a dynamic anti-windup scheme for improving the performance of a conventional proportional–integral (PI) controller for active queue management (AQM) supporting TCP flows. When a PI controller is used for AQM, the windup phenomenon of the integral action can cause performance degradation because the packet drop probability is limited between 0 and 1. Therefore we suggest a TCP/AQM model with a saturating actuator and apply a dynamic anti-windup method for improving the performance of the conventional PI AQM scheme. The proposed scheme not only provides graceful performance degradation, but also guarantees the stability of the overall system with the linearized TCP model. We verify the performance of the proposed scheme through ns-2 simulations. The simulation results show that our scheme outperforms the conventional PI controller when the traffic load is not stationary, which is always the case in real network environment.     

基于遗传算法的P-F-PI控制器在机器人手臂定位控制中的应用

提出用遗传算法来优化控制参数的P F PI(比例 模糊 比例积分 )控制器 ,控制机器人手臂定位系统 .P F PI控制器是在大偏差时用比例控制 ,在中偏差时用F控制 ,接近稳态时用PI控制 ,而这三个控制器的切换参数以及F控制器中的修正系数用遗传算法来优化 .实验证明 ,该控制方法能满足机器人手臂定位控制动态和静态要求 .     

模糊自适应算法在网络主动队列管理中的研究

为了改善由于RED算法控制的主动队列管理策略(AQM)系统引起网络响应时间过长,许多文献提出了基于P/PI控制器的AQM策略。但是,由于网络具有非线性特点,论文设计了一种模糊自适应PID控制器的主动队列管理系统,根据队列长度和队列长度变化通过模糊控制规则在线调整PID控制器参数,并用Matlab进行了仿真,验证了当网络出现突发分组时,该算法能够较快的使分组稳定在队列阀值附近,同时不产生队列震荡。     

预测PI时滞网络拥塞控制算法设计及性能分析

针对网络中存在的大时滞给主动队列管理算法性能带来的不利影响,将Sm ith预估器与Dahlin算法相结合,提出了一种预测PI拥塞控制算法,首先利用Sm ith预估器补偿时延滞后,克服了大时滞给系统性能带来的影响;然后按Dahlin算法设计控制器,把控制器参数和预估对象模型参数相结合,既减少了整定参数,也避免了参数整定时的相互影响.同时,利用经典控制理论方法分析了系统稳定性和存在链路容量干扰时瓶颈队列的暂态、稳态特性.仿真结果显示预测PI算法控制性能优于RED,PI算法及具有较强的鲁棒性.     

直线一级倒立摆分数阶控制器设计及仿真

针对直线一级倒立摆的稳定控制问题,设计了分数阶比例积分(FOPI和FO[PI])控制器。首先,根据Newton力学方法建立了倒立摆系统的数学模型。然后,采用基于向量的增益鲁棒性分数阶控制器参数求解简化算法,设计了分数阶比例积分控制器。最后,在MATLAB环境下进行了分数阶比例积分控制器参数整定方法的有效性验证,并且对倒立摆系统分别采用分数阶比例积分控制器和整数阶PID(IOPID)控制器进行了稳定控制仿真实验,并将得到的摆杆角度响应曲线进行了对比分析。结果表明:分数阶比例积分控制器对系统的稳定控制效果优于IOPID控制器,且在分数阶比例积分控制器中,FO[PI]控制器对系统稳定控制最好,响应时间较快、振荡幅值较小且具有鲁棒性。     

Active Queue Management算法研究

主动队列管理算法对于IP网络的性能影响重大,是网络拥塞控制一个主要手段。介绍了目前主要的主动队列管理算法如RED、改进的RED以及P控制器、PI控制器、模糊控制器、鲁棒控制器、内模控制器。通过对这些算法的分析,指出其中的不足之处,并对AQM算法的设计提出了一些思路。     

A robust fractional-order PID controller design based on active queue management for TCP network

In this paper, a robust fractional-order controller is designed to control the congestion in transmission control protocol (TCP) networks with time-varying parameters. Fractional controllers can increase the stability and robustness. Regardless of advantages of fractional controllers, they are still not common in congestion control in TCP networks. The network parameters are time-varying, so the robust stability is important in congestion controller design. Therefore, we focused on the robust controller design. The fractional PID controller is developed based on active queue management (AQM). D-partition technique is used. The most important property of designed controller is the robustness to the time-varying parameters of the TCP network. The vertex quasi-polynomials of the closed-loop characteristic equation are obtained, and the stability boundaries are calculated for each vertex quasi-polynomial. The intersection of all stability regions is insensitive to network parameter variations, and results in robust stability of TCP/AQM system. NS-2 simulations show that the proposed algorithm provides a stable queue length. Moreover, simulations show smaller oscillations of the queue length and less packet drop probability for FPID compared to PI and PID controllers. We can conclude from NS-2 simulations that the average packet loss probability variations are negligible when the network parameters change.