Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Điều Khiển Theo Dõi Tắc Nghẽn Thời Gian Cố Định cho Một Lớp Mạng Máy Tính và Giao Tiếp TCP/AQM Không Chắc Chắn
Tóm tắt
Vấn đề điều khiển tắc nghẽn thời gian cố định trong các mạng TCP/AQM có lưu lượng UDP và các bất định chưa được mô hình hóa đã được nghiên cứu một cách sâu sắc trong bài báo này. Mô hình hệ thống mạng TCP/AQM dựa trên dòng chảy chất lỏng đã được phân tích, và một thuật toán điều khiển tắc nghẽn thích ứng thời gian cố định đã được đề xuất cho mô hình hệ thống mạng phi tuyến với lưu lượng UDP không biết và bất định chưa được mô hình hóa. Thuật toán điều khiển mới được suy ra bằng cách kết hợp các yêu cầu cho điều khiển thời gian cố định và điều khiển hiệu suất theo yêu cầu bằng cách sử dụng kỹ thuật lùi bước và phương pháp xấp xỉ mờ. Tính chất xấp xỉ phổ quát của các mô hình hệ thống logic mờ được sử dụng để xử lý sự nhiễu loạn bên ngoài và sự không chắc chắn có thể xuất hiện trong hệ thống mạng. Sử dụng công nghệ hiệu suất theo yêu cầu, hiệu suất trạng thái ổn định và tạm thời của sai lệch theo dõi đã được chứng minh là được củng cố để đáp ứng yêu cầu thiết kế. Bằng cách sử dụng phương pháp lùi bước, một bộ điều khiển AQM thời gian cố định đã được thiết kế để đảm bảo rằng thời gian phản ứng của hệ thống vòng kín vẫn được giới hạn. Các kết quả mô phỏng thu được cho thấy mức độ hiệu quả và sự ưu việt của thiết kế được đề xuất so với các kết quả trước đó đã biết.
Từ khóa
#TCP #AQM #điều khiển tắc nghẽn #lưu lượng UDP #bất định #mô hình hóa #xấp xỉ mờ #thiết kế điều khiểnTài liệu tham khảo
B. Braden, D. Clark, J. Crowcroft, B. Davie, S. Deering, D. Estrin, S. Floyd, V. Jacobson, G. Minshall, C. Partridge, L. Peterson, K. Ramakrishnan, S. Shenker, J. Wroclawski, and L. Zhang, “Recommendations on queue management and congestion avoidance in the Internet,” RFC 2309, April 1998.
S. Floyd and V. Jacobson, “Random early detection gateways for congestion avoidance,” IEEE/ACM Transactions on Networking, vol. 1, no. 4, pp. 397–413, August 1993.
J. Aweya, M. Ouellette, and D. Y. Montuno, “Enhancing TCP performance with a load-adaptive RED mechanism,” International Journal of Network Management, vol. 11, no. 1, pp. 31–50, January 2001.
K. Zhou, K. L. Yeung, and V. O. Li, “Nonlinear RED: A simple yet efficient active queue management scheme,” Computer Networks, vol. 50, no. 18, pp. 3784–3794, December 2006.
V. Misra, W. B. Gong, and D. Towsley, “Fluid-based analysis of a network of AQM routers supporting TCP flows with an application to RED,” Proc. of the ACM/SIGCOMM’00, Sweden, pp. 151–160, August 2000.
C. V. Hollot, V. Misra, D. Towsley, and W. B. Gong, “Analysis and design of controllers for AQM routers supporting TCP flows,” IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 47, no. 6, pp. 945–959, June 2002.
L. J. Wang, L. Cai, X. Z. Liu, X. M. Shen, and J. S. Zhang, “Stability analysis of multiple-bottleneck networks,” Computer Networks, vol. 53, no. 3, pp. 338–352, February 2009.
D. Melchor and S. I. Niculescu, “Computing non-fragile PI controllers for delay models of TCP/AQM networks,” International Journal of Control, vol. 82, no. 12, pp. 2249–2259, October 2009.
S. K. Bisoy and P. K. Pattnaik, “Design of feedback controller for TCP/AQM networks,” Engineering Science and Technology International Journal, vol. 20, no. 1, pp. 116–132, 2017.
W. Zheng, Y. Li, X. Jing, and S. Liu, “Adaptive finite-time congestion control for uncertain TCP/AQM network with unknown hysteresis,” Complexity, vol. 2020, Article ID 4138390, July 2020.
Z. H. Li, Y. Liu, and Y. W. Jing, “Active queue management algorithm for TCP networks with integral backstepping and minimax,” International Journal of Control, Automation, and Systems, vol. 17, no. 4, pp. 1059–1066, February 2019.
Y. Liu, X. Liu, and Y. Jing, “Adaptive backstepping H∞ tracking control with prescribed performance for internet congestion,” ISA Transactions, vol. 72, pp. 92–99, January 2018.
L. J. Ma, X. P. Liu, H. Q. Wang, and X. P. Deng, “Congestion tracking control for multi-router TCP/AQM network based on integral backstepping,” Computer Networks, vol. 175, p. 107278, July 2020.
P. Wang, H. Chen, X. P. Yang, and Y. Ma, “Design and analysis of a model predictive controller for active queue management,” ISA Transactions, vol. 51, no. 1, pp. 120–131, January 2012.
K. Wang, Y. W. Jing, Y. Liu, X. P. Liu, and G. M. Dimirovski, “Adaptive finite-time congestion controller design of TCP/AQM systems based on neural network and funnel control,” Neural Computing and Application, vol. 32, no. 13, pp. 9471–9478, August 2020.
Y. Liu, X. P. Liu, Y. W. Jing, and Z. Y. Zhang, “Congestion tracking control for uncertain TCP/AQM network based on integral backstepping,” ISA Transactions, vol. 89, pp. 131–138, June 2019.
L. X. Wang and J. M. Mendel, “Fuzzy basis functions, universal approximation, and orthogonal least squares learning,” IEEE Transactions on Neural Networks, vol. 3, no. 5, pp. 807–814, September 1992.
S. C. Tong and Y. M. Li “Adaptive fuzzy output feedback control for switched nonlinear systems with unmodeled dynamics,” IEEE Transactions on Cybernetics, vol. 47, no. 2, pp. 295–305, February 2017.
X. P. Liu, H. Q. Wang, C. Gao, and M. Chen, “Adaptive fuzzy funnel control for a class of strict feedback nonlinear systems,” Neurocomputing, vol. 241, pp. 71–80, June 2017.
K. Wang, Y. Liu, X. P. Liu, Y. W. Jing, and S. Y. Zhang, “Adaptive fuzzy funnel congestion control for TCP/AQM network,” ISA Transactions, vol. 95, pp. 11–17, December 2019.
Y. X. Su and C. H. Zheng, “Robust finite-time output feedback control of perturbed double integrator,” Automatica, vol. 60, pp. 86–91, October 2015.
S. P. Bhat and D. S. Bernstein, “Lyapunov analysis of finite-time differential equations,” Proc. of American Control Conference, vol. 3, pp. 1831–1832, June 1995.
Z. Y. Sun, L. R. Xue, and K. M. Zhang, “A new approach to finite-time adaptive stabilization of high-order uncertain nonlinear system,” Automatica, vol. 58, pp. 60–66, August 2015.
Y. M. Sun, B. Chen, C. Lin, and H. Wang, “Finite-time adaptive control for a class of nonlinear systems with nonstrict feedback structure,” IEEE Transactions on Cybernetics, vol. 48, no. 10, pp. 2774–2782, October 2018.
Y. Liu, Y. W. Jing, and X. Y. Cheng, “Adaptive neural practically finite-time congestion control for TCP/AQM network,” Neurocomputing, vol. 351, pp. 26–32, July 2019.
K. Wang, X. P. Liu, and Y. W. Jing, “Robust finite-time congestion control for a class of AQM network systems,” Neural Computing and Applications, vol. 32, no. 11, 7261–7268, July 2020.
A. Polyakov, “Nonlinear feedback design for fixed-time stabilization of linear control systems,” IEEE Transactions on Automatic Control, vol. 57, no. 8, pp. 2106–2110, August 2012.
Z. Y. Zuo, “Nonsingular fixed-time consensus tracking for second-order multi-agent networks,” Automatica, vol. 54, pp. 305–309, April 2015.
J. P. Li, Y. N. Yang, C. C. Hua, and X. P. Guan, “Fixed-time backstepping control design for high-order strict-feedback nonlinear systems via terminal sliding mode,” IET Control Theory Applications, vol. 11, no. 8, pp. 1184–1193, May 2017.
J. K. Ni, C. K. Ahn, L. Liu, C. X. Liu, “Prescribed performance fixed-time recurrent neural network control for uncertain nonlinear systems,” Neurocomputing, vol. 363, pp. 351–365, October 2019.
Q. Chen, S. Xie, M. Sun, and X. He, “Adaptive nonsingular fixed-time attitude stabilization of uncertain spacecraft,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 54, no. 5, pp. 2937–2950, May 2018.
P. F Guo, Z. Y. Liang, X. Wang, and M. W. Zheng “Adaptive trajectory tracking of wheeled mobile robot based on fixed-time convergence with uncalibrated camera parameters,” ISA Transactions, vol. 99, pp. 1–8, April 2020.
J. Q. Zhang, S. H. Yu, and Y. Yan, “Fixed-time output feedback trajectory tracking control of marine surface vessels subject to unknown external disturbances and uncertainties,” ISA Transactions, vol. 93, pp. 145–155, October 2019.
Q. J. Yao, “Fixed-time trajectory tracking control for unmanned surface vessels in the presence of model uncertainties and external disturbances,” International Journal of Control, November 2020. DOI: https://doi.org/10.1080/00207179.2020.1841301.
D. S. Ba, Y. X. Li, and S. C. Tong, “Fixed-time adaptive neural tracking control for a class of uncertain nonstrict nonlinear systems,” Neurocomputing, vol. 363, pp. 273–280, October 2019.
B. Y. Jiang, Q. L. Hu, and M. I. Friswell, “Fixed-time rendezvous control of spacecraft with a tumbling target under loss of actuator effectiveness,” IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems, vol. 52, no. 4, pp. 1576–1586, April 2016.
Y. M. Li, S. C. Tong, L. Liu, and G. Feng, “Adaptive output-feedback control design with prescribed performance for switched nonlinear systems,” Automatica, vol. 80, pp. 225–231, June 2017.
Z. Zhu, Y. Xia, and M. Fu, “Attitude stabilization of rigid spacecraft with finite-time convergence,” International Journal of Robust and Nonlinear Control, vol. 21, no. 6, pp. 686–702, February 2011.