基于模糊PID算法的网络拥塞控制问题研究

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1、东北大学硕士学位论文摘要基于模糊PID算法的网络拥塞控制问题研究摘要科学技术高速发展，新型网络应用不断涌现，用户数量迅速增加，由此引发的网络拥塞成为制约网络发展和应用的瓶颈问题，如何更好地预防和控制网络拥塞成为近年来网络研究领域的热点。仅依靠基于源端的TCP拥塞控制已不能满足服务质量要求，基于路由器的拥塞控制机制逐渐成为研究的重点。主动队列管理算法(AQM)是基于路由器的拥塞控制的重要组成部分。本文首先介绍了拥塞控制的定义、产生的原因和TCP／IP拥塞控制机制；着重介绍了IP拥塞控制机制中的主动队列管理算法，并指出它在拥塞控制中的重要作用。主动队列管理算法解决路由器满

2、队列问题的方法，是在队列满之前就对到达的数据包进行丢弃，这样端节点便能在队列溢出之前做出反应，从而避免真正拥塞的发生。随机早期检测(RED)算法是著名的AQM算法，而基于控制理论的拥塞控制成为新的研究热点。近几年，智能控制理论在网络拥塞控制中的应用取得了很大的进展。本文在研究主动队列管理算法的基础上，考虑了网络环境的复杂性和网络模型的不确定性，将智能控制中的模糊控制与常规PID控制结合起来，采用模糊增益调整PID控制算法作为主动队列管理算法，对网络拥塞进行控制。模糊增益调整PID控制器，既具有模糊控制灵活而适应性强的优点，又具有PID控制精度高的特点，能达到传统拥塞控

3、制所不能达到的控制效果。为了解决模糊增益调整PID控制算法设计复杂、耗时的问题，本文研究了模糊／PID混合控制算法，将具有PD控制功能的二维单输出模糊控制与PI控制相结合，并将变速积分引入PI控制器，解决因固定的积分常数在某些调节时刻过大而造成超调过大的问题。针对模糊增益调整PID控制算法和模糊／PID混合控制算法基于Matlab进行仿真。通过仿真结果表明，两种模糊PID算法能有效地将队列长度稳定在目标值附近，具有较强的稳定性和鲁棒性，适应多变的网络环境，而后者的控制效果更优越。最后，对全文进行了概括性总结，在此基础上，对以后的工作进行展望。关键词：TCP／IP网络；

4、拥塞控制；主动队列管理；模糊PID算法；变速积分一II—东北大学硕士学位论文AbstractOnProblemsofNetworkCongestionControlbasedonFuzzyPIDAlgorithmAbstractNowadays，withthedevelopmentofscienceandtechnology,thenetworkcongestionbecomeabottleneckproblem，whichrestrictsthedevelopmentandapplicationofnetwork．Therefore，thecongestioncon

5、trolhasbecomeanactiveissueinthefieldofnetworkresearch．TheTCPcongestioncontrolimplementedinsourcenodecannotfeedthequalityofservice，therefore，congestioncontrolwhichisbasedonroutergraduallybecomesthemaindirectionincurrentresearch．Activequeuemanagement(AQM)isthesignificantconstituent．Thethe

6、sisintroducestheconceptandmeaningofcongestionandcongestioncontrol，andthemechanismofcongestioncontrolofTCP／IPisintroduced．ThentheAQMalgorithmofIPcongestioncontrolmechanismisemphaticallyintroduced，andthepaperindicatesthattheAQMisveryimportantincongestioncontr01．TheAQMalgorithmdropsthedata

7、-packagesbeforethequeueachievingfull，SOthattheterminalnodecanresponseearly,andthusthecongestioncanbeavoidedtruly．REDisthemostfamousAQMalgorithm，andcongestioncontrolbasedoncontroltheorybecomesanewresearchfocus．Inrecentyears，theresearchofintelligentcontroltheoryincongestioncontro