复杂网络化系统的分析与综合

论文摘要

本文研究的复杂网络化系统包括网络化控制和网络拥塞控制两方面。时延是网络化控制系统的本质特征之一。本文首先对网络化控制系统中的网络时延的自相似性和混沌特性进行了实证研究和定量分析,揭示了网络时延具有自相似性和混沌特性。建立了网络时延的半马尔可夫模型,基于实测数据的统计分析给出了不同时延状态下的时延分布函数及状态转移矩阵。将包含半马尔可夫时延的网络化控制问题转化为具有模态不确定性及状态转移概率不确定性的马尔可夫跳变系统,并基于马尔可夫跳变理论,对之进行了稳定性分析,给出了稳定条件。基于小波分解与重构,运用RBF神经网络建立了网络时延的预测模型。基于时延的多步预测,研究了控制域自适应的网络化控制系统的预测控制方案,根据时延预测的结果自适应地调整控制域及前向通道网络传输的数据报所包含的控制信号的个数,在保证控制系统性能的前提下,可减少控制信号传输量,节约网络带宽资源,有利于网络性能的改善,实现控制效果与网络性能的综合优化。计算机网络拥塞控制算法应在高效性与易实现之间进行折中,在此背景下,PID型控制算法仍将是以后相当长时间内拥塞控制算法研究的主流。分析了当前普遍采用的Internet网络模型的不足,理论分析及仿真研究表明了网络模型改进的必要性。基于改进网络模型,研究了Internet(有线)网络PID拥塞控制器的综合问题,给出了PID拥塞控制器的完整稳定参数域,且该稳定条件是充要的,无保守性,对PID拥塞控制器参数的选取具有重要指导意义。通过无线网络接入Interne(t二者构成异构混合网络)将是网络发展的主流方向,关于上述混合网络的拥塞控制研究还很少。本文分别研究了混合网络的RED、PID及PI拥塞控制综合问题,并分别给出了以上三种拥塞控制器的稳定参数域,建立了控制器参数与网络模型参数间的关系,对控制器参数的选取具有重要指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 网络化控制系统
• 1.1.1 网络化控制系统的背景和基本概念
• 1.1.2 网络化控制系统的相关问题
• 1.1.3 网络化控制系统的研究现状
• 1.2 网络拥塞控制
• 1.2.1 网络拥塞控制基本概念
• 1.2.2 网络拥塞控制的研究现状
• 1.3 选题动机与论文贡献
• 1.3.1 选题动机
• 1.3.2 论文贡献
• 1.4 论文结构
• 第二章 网络控制系统时延统计特性的定量分析
• 2.1 引言
• 2.2 时延自相似性的定量分析
• 2.2.1 无线网络时延自相似性的定量分析
• 2.2.2 Internet 网络时延自相似性的定量分析
• 2.3 网络时延混沌特性的定量分析
• 2.4 网络时延的半马尔可夫模型
• 2.4.1 网络时延的半马尔可夫模型描述
• 2.4.2 网络时延的半马尔可夫模型特性
• 2.5 基于MJLS 的NCS 鲁棒稳定性分析
• 2.5.1 问题描述
• 2.5.2 基于MJLS 的NCS 鲁棒稳定性分析
• 2.5.3 基于MJLS 的NCS 鲁棒可镇定性分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于时延预报的控制域自适应网络预测控制
• 3.1 引言
• 3.2 基于小波及RBF 神经网络融合的时延预报
• 3.2.1 小波变换对时延自相似性的影响
• 3.2.2 基于小波及RBF 融合的时延预报
• 3.2.3 仿真研究
• 3.3 控制域自适应的网络预测控制
• 3.3.1 总体控制方案
• 3.3.2 预测控制算法
• 3.3.3 网络时延补偿策略
• 3.3.4 仿真研究
• 3.4 本章小结
• 第四章 Internet 网络的PID 拥塞控制分析与综合
• 4.1 引言
• 4.2 网络模型改进的必要性分析
• 4.2.1 改进网络模型
• 4.2.2 网络模型改进的必要性分析
• 4.3 PID 拥塞控制综合
• i,k_d）稳定参数域综合'>4.3.1 （k_i,k_d）稳定参数域综合
• p 稳定参数域综合'>4.3.2 k_p稳定参数域综合
• 4.3.3 仿真研究
• 4.4 本章小结
• 第五章 异构混合网络的拥塞控制分析与综合
• 5.1 引言
• 5.2 异构混合网络模型
• 5.3 RED 拥塞控制综合
• 5.3.1 基于Hermite 准则的稳定性分析
• 5.3.2 控制参数确定
• 5.3.3 仿真研究
• 5.4 PID 拥塞控制综合
• p稳定参数域综合'>5.4.1 k_p稳定参数域综合
• i- k_d稳定参数域综合'>5.4.2 k_i- k_d稳定参数域综合
• 5.4.3 仿真研究
• 5.5 PI 拥塞控制综合
• 5.5.1 理论分析
• 5.5.2 仿真研究
• 5.6 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文总结
• 6.2 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和科研情况说明
• 致谢