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基于D稳定域和ITAE准则的主动队列管理算法
  • ISSN号:1000-9825
  • 期刊名称:《软件学报》
  • 时间:0
  • 分类:TP393[自动化与计算机技术—计算机应用技术;自动化与计算机技术—计算机科学与技术]
  • 作者机构:[1]中国科学院软件研究所,北京100080, [2]中国科学院研究生院,北京100049, [3]中央财经大学信息学院,北京100081, [4]北京航空航天大学自动化科学与电气工程学院,北京100083
  • 相关基金:Supported by the National Natural Science Foundation of China under Grant No.60373053 (国家自然科学基金); the National High-Tech Research and Development Plan of China under Grant Nos.2004AA1Z2100, 2005AAl13140 (国家高技术研究发展计划 (863)); the State Education Ministry Scientific Research Foundation for the Returned Overseas Chinese Scholars under Grant No.[2003]406 (国家教育部留学回国人员科研启动基金); the One-Hundred-Talent Program of the Chinese Academy of Sciences (中国科学院“百人计划”); the Chinese Academy of Sciences and Royal Society of United Kingdom for the Joint Research Project under Grant No.20030389 (中国科学院与英国皇家学会国际合作项目)
中文摘要:

主动队列管理(active queue management,简称AQM)是网络拥塞控制的研究热点之一,其中的关键问题是如何设计反馈控制策略.提出一种新的基于D稳定域和时间乘以误差绝对值乘积积分(integral of time-weighted absolute error,简称ITAE)性能准则的比例-积分-微分(proportional-integral-differential,简称PID)优化设计方法(简称DITAE-PID),并用于AQM控制器的设计,控制闭环系统的理想动态性能.首先在复平面上设定一组理想的D稳定域,然后以ITAE为目标函数,通过数值优化算法求出控制器的参数,使得闭环系统的所有特征根都在D稳定域内,以降低排队延时,提高有效吞吐量.对比仿真实验结果表明孩算法能够预先探测和控制拥塞,有较好的鲁棒性,链路利用率更高,丢包率更小,平均队列长度更趋于期望值,同时,趋于期望队列长度的时间更短,其综合性能明显优于典型的随机早期探测(random early detection,简称RED)和比例-积分(proportional-integral,简称PI)算法.

英文摘要:

Active queue management (AQM) is a hotspot in the current studies on network congestion control. Moreover, the feedback control strategy is the most pivotal. This paper applies a optimization method for proportional-integral-differential (PID) controller design with D-stable regions based on the integral of time-weighted absolute error (ITAE) performance to AQM routers that permits the designer to control the desired dynamic performance of a closed-loop system. A set of desired D-stable regions in the complex plane is first specified and then a numerical optimization algorithm based on ITAE performance is run to find the controller parameters such that all the roots of the closed-loop system are within the specified regions. This controller for AQM routers can detect and control the congestion effectively and predictively. Compared with the random early detection (RED) and proportional-integral (PI) algorithms via experimental simulations, the proposed method, called DITAE-PID method, is indeed more efficient and robust in achieving the lower packet loss rate and higher link utilization.

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期刊信息
  • 《软件学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院软件研究所 中国计算机学会
  • 主编:赵琛
  • 地址:北京8718信箱中国科学院软件研究所
  • 邮编:100190
  • 邮箱:jos@iscas.ac.cn
  • 电话:010-62562563
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-9825
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2560/TP
  • 邮发代号:82-367
  • 获奖情况:
  • 2001年入选中国期刊方阵“双百期刊”,2000年荣获中国科学院优秀科技期刊一等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国数学评论(网络版),波兰哥白尼索引,德国数学文摘,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国剑桥科学文摘,英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:54609