探析网络控制系统的混杂控制和aqm算法研究

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1、北京交通大学硕士学位论文网络控制系统的混杂控制和AQM算法研究姓名：孟祥龙申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：尹逊和20080601中文摘要摘要：网络控制系统(NCS)与传统点对点结构的控制系统相比，具有信息资源能够共享、连线少、系统易于扩展和维护、可靠性和灵活性高等优点，但同时也存在时延、丢包、多包传输等问题。基于上述原因，研究网络控制系统的建模和控制具有现实的意义。在利用网络带来方便的同时，网络自身存在的问题也显现出来，网络拥塞就是目前网络研究的一个棘手问题，而主动队列管理(AQM)又是拥塞控制的研究热点。本文对网络控制系统和AQ

2、M进行了如下研究：首先介绍了网络控制系统存在的一些基本问题，之后简述了网络控制系统的混杂控制和拥塞控制中AQM的研究进展。然后给出了网络控制系统的一类数学模型，在这个数学模型的基础上，以连续调速的双罐系统为被控对象，利用混合逻辑动态(MLD)对存在时延和丢包的网络控制系统进行了建模，并设计了预测控制器；以分级调速的双罐系统为被控对象，利用层次结构模型对存在时延和丢包的网络控制系统进行了建模，并设计了有限预知控制器。利用TrueTime建立网络控制系统的仿真模型，在有时延和丢包的情况下，通过仿真验证了本文设计的控制器可以实现较好的控制效果。最后在研究T

3、CP／AQM模型的基础上，针对Smith预估器对被控对象模型精度要求高的问题，基于一种改进型Smith预估器设计了AQM算法，这种算法对被控对象的模型精度要求低、鲁棒性较好，通过NS2仿真验证了本算法较Smith．PI算法能够起到更好的控制效果；考虑到时间最优控制的快速响应特性较好，而当控制系统接近稳定的时候PID控制器具有较好的控制作用，结合二者的优点设计了一种基于时间最优和PID控制器切换的AQM算法，通过NS2仿真证实该算法可以比PID控制器更快地逼近期望队列长度，有效地缩短调节时间、降低缓冲区溢出的几率。图38幅，参考文献66篇。关键词：网络

4、控制系统；AQM；混杂控制；网络拥塞分类号：TP273TP393ABSTRACTABSTRACT：Comparedwiththetraditionalpoint．to．pointcontrolsystems，NetworkedControlSystem(NCS)hasenormousadvantagessuchasthesharedresourcesofinformation，reducedsystemwiring，easyextendingandmaintenanceofsystem，highel"reliabilityandflexibility

5、,andSOon．However,theproblemsofnetworkdelays，packetdropout，andmultiple—packettransmissionexist．SoithaspracticalsignificancetostudvthemodelingandcontrolofNCS．NetworkbringsagreatdealofconveniencetoOurdailylife，whiletheproblemsofnetworkthornyprobleminnetworkresearch，andresearchhots

6、potofcongestioncontr01．Theinthethesisareasfollows：emerge．Presently,networkcongestionisaActiveQueueManagement(AQM)istheworksaboutNCSandAQMthatarestudiedFirstly,someexistingproblemsofNCSareintroduced，andresearchprogressesofhybridcontrolofNCSandAQMincongestioncontrolareexpoundedbr

7、iefly．Then，aclassmathematicalmodelofNCSisproposed．Thedoubletanksystemwithcontinuousflowrateregulationistakenasthecontrolledobiect，MixedLogiealDynamic(MLD)isappliedtomodeltheNCSwithdelayandpacketdropoutbasedonthemathematicalmodel，andpredictivecontrollerisdesigned．Thedoubletanksy

8、stemwithhierarchicalflowrateregulationistakenasthecont