TCP在数据包随机延迟网络中的性能分析

TCP数据包在网络传输中发生错误有两种形式:丢包与延迟.已有的成果大多只对TCP在丢包网络中的性能进行了建模,缺少对TCP在随机延迟网络中的建模问题的研究,为此提出了一个TCP在随机延迟网络中的性能分析模型.首先给出并证明了判断数据包流是否为正序的充要条件;然后利用该条件得出数据包流正序出现的概率;最后根据模型分析了TCP在随机延迟网络中的性能.实验结果表明,所得出的数据包流在发生随机延迟后正序的概率与实验网络基本吻合,所提出的模型与不考虑延迟的模型相比,对TCP最大拥塞窗口均值的预测误差降低了43%,对其网络吞吐量性能的预测误差降低47%.     

神经网络在网络丢包预测中的应用

通过在网络控制系统中加入BP神经网络从而达到对网络丢包进行预测的目的,为进一步的丢包补偿做足准备.利用粒子群算法优化BP神经网络预测器.仿真结果表明：与BP神经网络相比,PSO-BP神经网络具有更好的网络丢包预测性能.     

有线混合网络数据传输拥塞优化控制方法

为解决传统有线混合网络数据传输丢包率高、链路延迟长、利用率低的问题,提出一种有线混合网络数据传输拥塞优化控制方法。以单向延迟和可用带宽的检测结果为基础,采用马尔可夫模型预测有线混合网络传输的拥塞状态,将资源消耗和链路利用率作为优化控制的目标,在有线混合网络数据传输拥塞优化控制目标选择的路径符合要求下,根据其状态建立目标函数,完成优化控制。实验结果表明,该方法数据传输的丢包率小于4%,链路延时控制在0.05 s内,且其有线混合网络数据传输丢包率低,链路延迟短、利用率高。     

基于时滞理论的网络控制系统稳定性分析

针对网络控制系统中普遍存在的通讯延迟问题，首先推导了具有多个独立传感器和执行器的多输入多输出网格控制系统的连续时间模型，然后根据时滞系统理论，给出了网络控制系统稳定的充分条件，根据此条件，可求出使网络控制系统稳定的最大允许网络延迟(MAND)．研究表明，只要网络控制系统的实际网络通讯延迟小于最大允许网络延迟，该网络控制系统就是稳定的．最后，仿真实验结果验证了所提理论的正确性．     

基于灰色控制的网络控制系统丢包补偿

本文论述了网络控制系统的产生、特点、复杂性和发展优势，分析总结了在网络控制系统数据包丢失方面的主要研究成果和进展．根据灰色模型的预测性，提出了基于灰色控制理论对网络控制系统数据传输中包丢失补偿策略，并应用此补偿策略对网络控制倒立摆系统进行了仿真实验研究，仿真结果显示丢包补偿后的系统输出几乎与未丢包时一致，从而证实了所提研究策略的正确性与有效性．     

基于输出反馈的网络控制系统随机通信逻辑设计

针对具有丢包的网络控制系统被控对象状态无法直接测量的情况,设计了状态观测器,给出了一种基于状态依赖泊松过程决定的随机通信逻辑,应用于一般结构的输出反馈网络控制系统中．提出了具有随机通信逻辑的网络控制系统的结构,建立了网络控制系统模型,利用随机点过程理论分析了系统的稳定性,进一步证明了系统的均方渐近稳定性．仿真算例表明加入通信逻辑后,在保证系统稳定的情况下,数据发送次数明显减少,有效地减轻了网络负担．     

具有丢包的网络控制系统可靠保性能鲁棒控制

研究了具有丢包的网络控制系统可靠保性能鲁棒控制问题。在考虑网络数据传输发生丢包和执行器故障的情况下,将网络控制系统建模成不确定切换系统,利用线性矩阵不等式,给出了该系统在一定数据丢包率影响下具有可靠保性能、鲁棒状态反馈控制器存在的充分条件和设计方法。最后给出了一个具体的数值事例。     

基于JSP的网络性能测试系统的研究与实现

阐述了网络性能测量指标及测量方法，利用JAVA语言实现了网络连通性、往返延迟、丢包率、带宽等主要性能指标的测量，最后用JSP语言编写网络性能测试界面．     

基于内模控制的网络控制系统

文章针对网络控制系统运用了内模控制的方法,无需对网络延时进行在线测量或估计,所以适应于时延为随机、时变或不确定,存在数据丢包以及控制对象模型变化的网络控制系统,并给出了控制器的简单设计方法.结果表明,基于内模控制的网络控制系统具有较好的动态性能,且具有较强的抗干扰能力和鲁棒性.     

基于特征模型和模糊动态特征模型自适应控制方法的网络控制系统

针对网络控制系统模型参数选取困难的问题,利用特征模型和动态特征模型的自适应控制方法在实际工程中建模简单、控制精度较高的特点,以直流电机的网络控制系统为例,研究了具有时延和数据丢包网络情况下的网络控制系统,提出了基于特征模型的自适应控制方法和基于模糊动态特征模型的自适应控制方法.仿真结果表明:丢包率对特征模型控制器系统的影响较大,而网络延时对模糊动态特征模型控制器系统影响较大.所提两种方法均可有效保证网络控制系统的控制性能.     

网络控制系统反馈和前向通道的随机时延补偿

针对网络化控制系统的网络诱导时延,提出了一种改进的补偿时延的预测控制方法。对于反馈通道,根据测量的反馈时延设置预测步长,采用柔性控制增量算法设计预测控制器对时延进行补偿。对于前向通道,前向时延相对控制器来说是未知的,为此在系统输出端和前向通道间添加一个反馈补偿环节,设计一个控制补偿器估算出历史时刻实际作用于被控对象的控制量与控制器在此时刻输出的控制量之间的误差,用该误差来补偿前向时延的影响。当被控对象参数缓慢变化或未知时,给出了渐消记忆递推最小二乘辨识算法的网络化反馈修正算法。最后对闭环系统的稳定性做了分析并通过仿真验证了该策略的有效性,保证了网络化控制系统的良好性能。     

基于安全传输策略的网络化预测控制系统设计

为确保网络控制系统中传输数据的完整性、实时性、机密性和可用性,提高系统对抗数据攻击的能力,提出了一种基于MD5散列码、时间戳和AES加密算法的数据安全传输策略,该策略兼顾了系统中控制器端和被控对象端数据传输的安全性和实时性.并从控制策略的角度出发,考虑在系统遭受到数据攻击后,采用基于网络回路时延的网络预测控制方法对数据攻击进行补偿,使系统在受到一定强度的数据攻击后仍然能够进行稳定的控制,从而提高网络控制系统应对攻击的能力.采用S100-1实训平台管道压力控制系统验证了基于安全传输策略的网络化预测控制系统有较好的安全性和抗数据攻击能力.     

传输时延和数据包丢失的网络化系统预测控制

针对具有传输时延和数据包丢失的网络化系统研究了有约束模型预测控制问题。考虑网络控制系统中同时存在时延和丢包的情况,给定时延和丢包的上界值,用预测控制器产生的对应时刻的控制输入补偿网络时延和数据包丢失,通过建立时延状态矩阵将系统模型进行分类并视为切换系统,并通过构造切换Lyapunov函数证明了切换系统的稳定性。为了在提高系统性能的基础上减少计算量,利用部分滚动优化方法进行控制器设计,给出了性能指标的上界和系统渐进稳定的充分条件,通过在线求解LMI问题得到状态反馈控制律。仿真研究验证了该方法的有效性。     

输入受限网络控制系统的鲁棒模型预测控制

针对一类带有随机时延的输入受限多面体不确定网络控制系统,提出了一种鲁棒模型预测控制算法．假设随机网络时延为Markov链,并考虑Min-Max无穷时域性能指标,用线性矩阵不等式方法给出了依赖于模态的状态反馈控制器．基于Lyapunov方法,得到了保证可行性和鲁棒随机稳定性的条件．仿真结果验证了算法的有效性．     

预测函数控制在确定性网络控制系统中的应用

针对网络控制系统具有不确定时滞的特性,通过在节点中设置缓冲区的方法将随机时滞转化为确定性时滞,从而将网络控制系统从随机系统转化为确定性时滞系统;针对这类时滞系统利用预测函数控制算法设计了控制器,以实现基于模型匹配和多步预测的思想来改善控制性能。通过仿真和基于DCS的模拟系统实验,结果均表明了该方法的正确性和有效性。     

基于动态矩阵方法的网络控制系统补偿策略

针对网络控制系统数据包不确定的问题,分析了该特性对网络控制系统的影响以及目前的控制方法,设计了控制器节点由事件-时间驱动,传感器节点和执行器节点由时间驱动的分布式网络控制系统模型.在此基础上,根据预测控制中动态矩阵方法具有的简单实用的特点,提出了基于动态矩阵方法的时延控制和数据包丢失补偿策略.应用此策略进行了仿真,结果表明补偿后的系统输出与存在网络时延,但数据包按时到达的系统输出几乎一致,验证了该策略的有效性.     

带随机分布时延的网络控制系统预估补偿控制

网络时延的时变特性导致只有某些时刻的对象输出被控制器端接收,回路时延的形式较复杂.采用开关式的状态观测器,基于接收到的输出估计系统状态,建立状态估计误差系统.为讨论切换系统均方稳定的条件,推导了多随机变量序列的Markov特性,进而在Markov跳跃系统的基础上得到了闭环系统均方稳定的充分条件.该条件由状态估计误差系统与时延状态反馈控制系统的均方稳定条件组成,所以控制器和观测器满足分离特性.此外,通过增广状态向量利用系统的Markov切换特性得到了系统均方稳定的充分必要条件.最后用数值实例验证了预估补偿控制策略的有效性.     

切换广义被控对象网络控制系统状态反馈镇定

针对切换广义被控对象的网络控制系统,根据网络的时延特性,结合被控对象为广义切换系统的特点,在传感器采用时间驱动,控制器和执行器采用事件驱动,网络诱导时延小于一个采样周期时进行系统建模,然后通过构造李雅普诺夫函数和多李雅普诺夫函数的方法研究了系统的稳定性,并设计了保证时延切换广义网络控制系统渐近稳定的鲁棒状态反馈控制器.     

基于混杂系统技术的网络控制系统的建牛与稳定性分析

针对网络控制系统中网络带宽受限所产生的传输延时问题提出一种基于混杂系统技术的建模方法,采用动态输出反馈形式给出了闭环网络控制系统描述,将采样周期和传输延时为常数的情况推广到时变情况,使所建立的模型更具有一般性;并运用混杂系统理论分析了网络控制系统的稳定性,避免了将其转化成一般延时系统构造Lyapunov函数所带来的困难.增大系统稳定域的同时,使系统具有良好的动态性能.仿真结果说明了此方法的可行性和有效性.