基于切换拓扑的量化时滞网络有限时间H∞控制

为了研究引入量化器的基于切换拓扑的动态时滞网络的有限时间H∞控制问题,通过设计量化控制器和状态依赖切换信号的方法,利用微分包含理论、矩阵理论、稳定性理论,经过严格的推导,得到了基于切换拓扑的具有量化的动态时滞网络在无外界干扰时有限时间稳定,并且在有外界干扰时具有有限L2增益的结论,最后通过一个数值仿真验证定理的有效性。

大时滞网络中的拥塞控制算法

主动队列管理(AQM)通过网络中间节点有目的的分组丢弃实现了较低的排队延时和较高的有效吞吐量,是近年来TCP端到端拥塞控制的一个研究热点.已有的大多数AQM算法在设计过程中都没有充分考虑到大时滞对算法性能的影响.首先通过仿真试验证实了已有的几种典型算法控制的队列在大时滞网络中无一例外地出现了剧烈的振荡,导致瓶颈链路利用率下降和延时抖动加剧.为此,在进行了适当模型拟合处理的基础上,应用控制理论中的内模补偿原理设计了鲁棒的延时补偿主动队列管理(delay compensation-active queue management,简称DC-AQM)算法,克服了大时滞给队列稳定性造成的不利影响.仿真实验结果表明,新算法在大时滞小期望队列长度的网络配置中表现出的综合性能明显优于已有的算法,链路利用率是其他算法的3～4倍.

一种时滞网络自适应主动队列管理算法研究

主动队列管理(AQM)算法的自适应能力和克服滞后性不良影响的能力是该文研究的重点。在分析AQM采用传统PID存在的问题的基础上,提出了一种时滞网络的自适应主动队列管理(FAGPID)算法。由模糊控制器实现PID参数对动态网络环境的在线自适应调整;成功引入灰预测算法实现反馈数据的超前预测,补偿滞后。仿真对比AQM环境中FAGPID,传统PID以及基于模糊免疫PID(FIGPID)的算法,可知FAGPID相对于FIGPID复杂度低,但FAGPID与FIGPID性能相当,均能克服滞后的影响,能快速稳定地适应动态网络环境,收敛于期望队列长度,具有较小的丢包率,优于传统PID算法。

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.

大时滞网络自适应预测PI主动队列管理算法

针对网络中存在的大时滞和网络参数时变问题,提出一种自适应预测P I主动队列管理算法.将Sm ith预估器与达林算法相结合,既克服了大时滞带来的不利影响,也减少了控制器参数整定数量.利用网络参数与控制参数所具有的确定关系,通过在线估计网络参数来实时调节控制参数,使得控制器能够适应网络参数的变化,同时采用线性化方法分析了系统局部稳定性.仿真结果表明,所提出的算法是可行而有效的.

大时滞网络拥塞控制器的设计

几乎现有的AQM算法都忽略了大时滞对网络拥塞控制系统稳定性的负面影响,以致稳定性、响应性和鲁棒性在大时滞网络中大大降低.如PI、REM等AQM算法在大时滞环境下表现出剧烈的队列震荡和频繁的空队列情况,这些现象直接导致了链路利用率的低下和延时抖动的增大.而面向大时滞网络拥塞控制的DC-AQM算法不够恰当的参数配置使得系统输出偏离了控制的目标,出现了很高的分组丢弃概率.为解决大时滞网络拥塞控制的稳定性问题,本文基于内模控制原理,提出一种新的鲁棒AQM控制器IMC-PID来补偿网络时滞对系统稳定性的影响.仿真分析表明,随着网络时滞的增大,IMC-PID在综合性能上胜过其他算法,获得了较高的链路利用率和较低的延时抖动.

基于速率和队长的大时滞网络AQM算法

针对网络拥塞控制系统在大时滞网络中产生的不利影响,提出一种基于速率和队长的大时滞网络AQM算法。该算法采用缓冲区队列长度和包到达速率作为网络拥塞的判别依据,在结合Smith预估的模糊PID控制方法中加入速率控制项。仿真表明该算法在大时滞和网络动态变化的环境中拥塞响应较快、收敛时间短,并能较好地将队列长度稳定到期望值附近,提高缓冲区的利用率。

基于RNPI的动态时滞网络主动队列管理算法

针对网络存在较大时滞和网络参数动态变化等问题,提出了一种鲁棒非线性PI主动队列管理算法。由流体流模型将动态网络推导为参数区间不确定一阶时滞系统,在确定使闭环系统稳定的非线性PI控制参数集合基础上,利用遗传算法寻找基于改进ITAE指标最优的PI控制参数。基于扩展到时滞系统的棱边定理,给出了RNPI算法的设计方法。仿真结果表明了该方法具有良好的控制性能,对网络区间不确定参数有较好的鲁棒性。

复杂多个体时滞网络系统的脉冲一致性

从动力学与控制的角度考虑具有固定与切换拓扑多个体时滞有向网络系统的平均一致性问题.基于时滞动力系统的脉冲控制理论,提出了在通讯时滞环境中两个网络的脉冲一致性协议,并给出了寻求相应平均一致性问题简单而又一般的判据.最显著的特征是提出的第一个一致性协议对于任意的通讯时滞都是有效的,第二个一致性协议能够使得整个网络指数地达到平均一致.所获得结果表明,一致性协议中的脉冲增益在寻求平均一致性问题中具有相当重要的作用.数值模拟进一步验证了理论结果的正确性.

时滞网络预测PI控制算法鲁棒稳定性分析

针对网络中存在的时滞给主动队列管理算法性能带来的不利影响,将Sm ith预估补偿器与达林算法相结合,提出了一种预测PI控制算法,既利用Sm ith预估器克服了大时滞给系统性能带来的影响,也减少了控制器参数整定数量.利用控制理论分析了该算法中Sm ith预估模型与实际对象模型分别存在增益、时间常数和时延失配情况下系统的鲁棒稳定性,并分别给出了保持系统稳定的失配参数条件.理论分析表明,通过适当选择期望闭环传递函数时间常数和预估模型参数,可以使系统获得较强鲁棒性和较快响应速度.仿真试验验证了理论分析的正确性.

长时滞网络控制系统的随机稳定性研究

对网络控制系统中的短时滞、长时滞、均方指数稳定和随机稳定作了定义 ,完善了长时滞网络控制系统的数学模型 ,设计了长时滞网络控制系统在状态反馈下的随机最优控制器 ,并证明了该最优控制律可使网络控制系统均方指数稳定和随机稳定 .最后以不稳定的倒立摆为对象进行了仿真研究 。

电刺激神经元构成的时滞网络间的耦合同步

研究了具有外部电刺激的神经元构成的时滞网络之间的耦合同步问题。首先,采用一类具有外部电刺激的神经元构成了耦合时滞网络。进一步通过构造合适的Lyapunov-Krasovskii的自适应律,得到了耦合时滞网络的同步条件。最后,通过仿真模拟验证了同步方案的有效性。

LMI方法在大时滞网络拥塞控制器中的应用

从H∞控制理论的观点出发,将带宽扰动作为网络负载来考虑,基于LMI方法设计了大时滞反馈网络控制系统的H∞拥塞控制器,所得到的数据分组丢包率不仅与队列的变化率有关,还与窗口的变化率有关,并进一步说明该控制器为基于平均队列长度估计的预测控制器。仿真结果表明,所设计的控制器在高速网络中具有良好的稳定性和鲁棒性。

分数阶时滞切换网络的全局同步

本文研究一类具有切换拓扑的Reimann-Liouville型分数阶时滞网络的同步问题,其中,时滞和无时滞耦合的结构矩阵不需要是可交换的。利用图论、Kronecker积和共同Lyapunov函数方法,提出了一种有效便捷的方法处理网络的全局同步,给出了一些简单的代数准则。本文所提出的方法可以很好地克服切换拓扑、时延和分数阶微积分带来的困难,数值结果验证了理论方法的有效性。

随机时滞Hopfield神经网络分步θ方法的一般衰减率稳定性

旨在研究随机时滞Hopfield神经网络分步θ方法的一般衰减率稳定性。当θ∈[0,1/2)时,在步长受限的条件下,随机时滞Hopfield神经网络分步θ方法是一般衰减率稳定的。对于θ∈[1/2,1],不需要额外的步长要求,即可保证随机时滞Hopfield神经网络分步θ方法的一般衰减率稳定性。最后,通过一个数值例子验证所得结果的有效性。

一类具多比例时滞Hopfield神经网络的稳定性

讨论了一类具多比例时滞Hopfield神经网络的稳定性,通过构造合适的Lyapunov泛函,得到了神经网络全局渐近稳定、全局多项式稳定和全局指数稳定的充分条件。最后,给出相应的数值例子,验证了结论的正确性。

时空时滞混沌系统反同步控制及应用研究

针对一类新的时空时滞惯性神经网络,研究其反同步控制及在图像保密通信上的应用。采用变量代换准则,避免了原二阶微分系统固有的复杂特性;设计一个有效地输出反馈控制器,并结合詹森(Jensen)不等式和互凸组合(RCC)方法,得到了一个较小保守性的时空时滞惯性神经网络反同步定理;通过仿真实现了主要结果在图像保密通信上的应用并证明了所提加密方法的优越性。

随机数据丢失网络化非线性时滞系统的耗散控制

研究存在随机数据丢失网络化非线性时滞系统的控制器设计问题,同时考虑了测量信号存在数据随机丢失现象和控制信号存在数据包随机丢失现象.采用T-S模糊模型对非线性时滞受控对象进行重新建模;而针对测量信道和控制信道同时存在的数据包随机丢失现象,则采用2个相互独立满足Bernoulli分布的随机二进制序列进行描述.基于并行分配补偿算法,提出一种动态输出反馈模糊控制器的设计方法,以矩阵不等式方式给出了控制器存在的充分条件,该条件确保闭环系统均方指数稳定和满足期望耗散性能指标;并进一步提出一种控制器参数求解的凸优化方法.数字仿真例子验证了所提方法的可行性和有效性.

节点含时滞的输出耦合复杂网络的自适应脉冲同步

针对节点含时滞的输出耦合动态网络模型,基于Lyapunov稳定性理论和时滞脉冲微分方程理论,设计了复杂网络同步自适应脉冲控制器,给出网络同步的充分条件,保证动态网络渐近同步于任意指定的网络中单独节点的状态,进而实现该网络的同步.理论推导和数值结果均表明该同步方法的有效性及可行性.

多主体时滞网络系统的脉冲一致性

本文主要讨论具有脉冲拓扑切换的复杂多主体时滞网络系统的一致性问题。基于时滞动力系统的脉冲控制理论,给出了在通讯时滞环境中具有脉冲拓扑切换的有向网络一致性协议,并在具有固定拓扑和切换拓扑两种情形下得到了相应的一致性收敛准则。本文的主要贡献在于给出的这种一致性协议能够使得整个网络指数地达到平均一致。所获得结果表明,网络通讯拓扑的脉冲效应在网络的平均一致中起着非常重要的作用。