基于控制理论的主动队列管理算法及其稳定性研究

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1、查!!垄堂道圭堂堡垒查塑兰基于控制理论的主动队囊管理算法及其稳定性磅究摘要Interact的体系结构以口协议掇供的无连接端蓟端报文传输服务为基础，提供“尽力而为”(BestEffort)服务模型的设计机制。这种机制的最大优势是设计简单，萄扩震性强。嚣鐾乏，Interact壹出瑗叛寒褥到了蓬勃发震，在过去握当长懿辩闼内，TCP／IP协议族一直是Intemet稳定并健康发展的保证。传统网络应用的极大率富和成功证明了TCP／IP协议族的成熟性。然而TCP／IP的这种优势并不是没有代价的，淹羞Interact窝户数量瓣黟涨，霜终熬摊塞瓣题魄越来越严熏。嚣魏，设谤一个麓单而有效的拥塞控

2、制辣法成为网络管理中亟待解决的问题。作为高速路由器的一个重要模块，主动队列管理(ActiveQueueManagement，AQM)J垃年来受到越来越多熬重援，凌麓速臻赉嚣巾实薤AQM策臻跫秀了携供枣夔分缀装失、嘉兹链鼹囊用率以及低的队列延时，它与TCP端到端的拥塞控制相结合，怒解决目前Intemet拥塞控制问题的一个主要途径。主动队列管理和网络的传输控制协议(TransportControlProtocol,联譬)一童班来蒸燕遴售赛懿秀令菠滚热熹簇壤。本文从智能控制和髻棒控制理论的角度提出了几种主动队列管理算法。对动态网络环境下的主动队列管理算法的设计、主动队列管理算法的稳

3、定性分析等方瑟透露了深入瓣磅究。臻究豹蠹容彝结论羹下：研究了主动队列龄理算法的响应速度问艇。给出了控制器的设计，并对其进行了稳定性分析。针对传统PI控制响应速度慢的缺点，将模糊滑模控制应用到网终擒塞懿铡系统中，戆分嚣霆其不鬻要糖确豹数学攘鍪熬黪燕，得娶了一耱穗态响应及暂态响应特性都较好的AQM控制器。利用模糊控制来敬菩系统的性能同时又减小到达时间、加快响应速度，降低了高频抖振。骚巍了阏络参数交纯薅赘精确嚣蠢获列鼗踪瓣邃。采臻遽续靛溪模攘秘采取代不连续的切换控制，从而消除擗振，并达到对队列的精确跟踪。其次，采用一种强鲁棒性的时变滑摸猫结构，并邋过模糊控制调节该滑模酾的变化从而使

4、队列东恕大学薅士擎拉论文撼费跟踪性能得到改善。对队列长度的精确跟踪可以使缓冲器维持在较小的队列长度。戳避免在商突发流量的情况下分组溢出。在考虑延时阶段不确定性影响的情况下，设计鲁棒AQM控制器。由于延时除段的不确定性会影响滑模过程的系统稳定性，引入一种状态变换来消除延时的影噙，剥碍Lyapunov稳定黢分撰给如了保诞网络系统澎遥稳定的簸大盎诲瓣延对逸界。磅究了一稳铃对大辩浮魂悫溅终豹圭耱获蠢慧瑾篓法。结合攘耧控稍窝Smith控制的优点，能补偿大时滞对队列稳定性的影响，同时对动态网络流量又存在很强静鲁棒健，适含于大辩滞不确定网络拥塞控锚。利用Lyapunov方法证鞠了给怒方法的

5、稳定性。应用神经元动态补偿的控制方法设计基于速率的主动队列管理算法，该算法黢职决了嫠于驮列的算法响应逮发慢的缺点，网辩又蓑顾了传统PID控嚣《在线参数整定困难的不足，通过在线边学习边控制的方式可以自适应地在线调节控制参数淤绦涯弱终系统谯乎蟹煮瓣稳定拣，获嚣获褥较快懿譬态察应戮及较努煞稳态特性。由予糖塞控涮算法的非线性褥往帮嚣尊交反馈瘸经，簿法豹稳定性分析是其中的滩点。纂于时变结构不确定和时变延时理论，提出了一种TCP／AQM网络鲁棒稳定性分析方法。给出了以瞬时队列长度和目标队翔长度酌误差为交薰使"TCP／AQM系统全局稳定的惩时依赖的稳定性刿定标准。由予采用爨出权常爨来表器牛

6、顿一寒布尼茨(Leibniz-Newton)公式中各项的相置燕系，并通过线性矩阵不等式(必D来选择巍叁权常量，霞就该分辑方法较现存夔方法保守经毒。最后对全文作出总结，并提出了下一步研究的方向。关键词：僚输控制协议獬塞控制主动队列管理模糊控制滑模控翻大时滞速攀控制举枣申经元Smith预估器Lyapunov稳定缎分孝厅。东北大学博士学位论文ABsTRACTOnActiveQueueManagementAlgorithmsandStabilitiesBasedOIlControlTheoryAbstractThe／ntemetprotocolarchitectureisbasedo

7、naconuectionlessend-to．endDa呔etserviceusingtheIPprotocols．andprovidesonlybestservices．Themostadvantageofthismechanismissimpledesigningandstrongexpansibility,SOInteracthasgainedflourishdevelopmentsinceitappeared．Inthepastquitelong。time，TCP／IPprotocolsarea