拥塞控制算法
TCP拥塞控制算法
为了防止网络的拥塞现象，TCP提出了一系列的拥塞控制机制。最初由V. Jacobson在1988年的论文中提出的TCP的拥塞控制由“慢启动(Slow start)”和“拥塞避免(Congestion avoidance)”组成，后来TCP Reno版本中又针对性的加入了“快速重传(Fast retransmit)”、“快速恢复(Fast Recovery)”算法，再后来在TCP NewReno中又对“快速恢复”算法进行了改进，近些年又出现了选择性应答( selective acknowledgement,SACK)算法，还有其他方面的大大小小的改进，成为网络研究的一个热点。
TCP的拥塞控制主要原理依赖于一个拥塞窗口(cwnd)来控制，在之前我们还讨论过TCP还有一个对端通告的接收窗口(rwnd)用于流量控制。窗口值的大小就代表能够发送出去的但还没有收到ACK的最大数据报文段，显然窗口越大那么数据发送的速度也就越快，但是也有越可能使得网络出现拥塞，如果窗口值为1，那么就简化为一个停等协议，每发送一个数据，都要等到对方的确认才能发送第二个数据包，显然数据传输效率低下。TCP的拥塞控制算法就是要在这两者之间权衡，选取最好的cwnd值，从而使得网络吞吐量最大化且不产生拥塞。
由于需要考虑拥塞控制和流量控制两个方面的内容，因此TCP的真正的发送窗口=min(rwnd, cwnd)。但是rwnd是由对端确定的，网络环境对其没有影响，所以在考虑拥塞的时候我们一般不考虑rwnd的值，我们暂时只讨论如何确定cwnd值的大小。关于cwnd的单位，在TCP中是以字节来做单位的，我们假设TCP 每次传输都是按照MSS大小来发送数据的，因此你可以认为cwnd按照数据包个数来做单位也可以理解，所以有时我们说cwnd增加1也就是相当于字节数增加1个MSS大小。
慢启动：最初的TCP在连接建立成功后会向网络中发送大量的数据包，这样很容易导致网络中路由器缓存空间耗尽，从而发生拥塞。因此新建立的连接不能够一开始就大量发送数据包，而只能根据网络情况逐步增加每次发送的数据量，以避免上述现象的发生。具体来说，当新建连接时，cwnd初始化为1个最大报文段(MSS)大小，发送端开始按照拥塞窗口大小发送数据，每当有一个报文段被确认，cwnd就增加1个MSS大小。这样cwnd的值就随着网络往返时间(Round Trip Time,RTT)呈指数级增长，事实上，慢启动的速度一点也不慢，只是它的起点比较低一点而已。我们可以简单计算下：
开始 ---> cwnd = 1
经过1个RTT后 ---> cwnd = 2*1 = 2
经过2个RTT后 ---> cwnd = 2*2= 4
经过3个RTT后 ---> cwnd = 4*2 = 8
如果带宽为W，那么经过RTT*log2W时间就可以占满带宽。
拥塞避免：从慢启动可以看到，cwnd可以很快的增长上来，从而最大程度利用网络带宽资源，但是
cwnd不能一直这样无限增长下去，一定需要某个限制。TCP使用了一个叫慢启动门限(ssthresh)的变量，当cwnd超过该值后，慢启动过程结束，进入拥塞避免阶段。对于大多数TCP实现来说，ssthresh的值是65536(同样以字节计算)。拥塞避免的主要思想是加法增大，也就是cwnd的值不再指数级往上升，开始加法增加。此时当窗口中所有的报文段都被确认时，cwnd的大小加1，cwnd的值就随着RTT开始线性增加，这样就可以避免增长过快导致网络拥塞，慢慢的增加调整到网络的最佳值。
上面讨论的两个机制都是没有检测到拥塞的情况下的行为，那么当发现拥塞了cwnd又该怎样去调整呢？
首先来看TCP是如何确定网络进入了拥塞状态的，TCP认为网络拥塞的主要依据是它重传了一个报文段。上面提到过，TCP对每一个报文段都有一个定时器，称为重传定时器(RTO)，当RTO超时且还没有得到数据确认，那么TCP就会对该报文段进行重传，当发生超时时，那么出现拥塞的可能性就很大，某个报文段可能在网络中某处丢失，并且后续的报文段也没有了消息，在这种情况下，TCP反应比较“强烈”：
1.把ssthresh降低为cwnd值的一半
2.把cwnd重新设置为1
3.重新进入慢启动过程。
从整体上来讲，TCP拥塞控制窗口变化的原则是AIMD原则，即加法增大、乘法减小。可以看出TCP的该原则可以较好地保证流之间的公平性，因为一旦出现丢包，那么立即减半退避，可以给其他新建的流留有足够的空间，从而保证整个的公平性。
其实TCP还有一种情况会进行重传：那就是收到3个相同的ACK。TCP在收到乱序到达包时就会立即发送ACK，TCP利用3个相同的ACK来判定数据包的丢失，此时进行快速重传，快速重传做的事情有：
1.把ssthresh设置为cwnd的一半
2.把cwnd再设置为ssthresh的值(具体实现有些为ssthresh+3)
3.重新进入拥塞避免阶段。
后来的“快速恢复”算法是在上述的“快速重传”算法后添加的，当收到3个重复ACK时，TCP最后进入的不是拥塞避免阶段，而是快速恢复阶段。快速重传和快速恢复算法一般同时使用。快速恢复的思想是“数据包守恒”原则，即同一个时刻在网络中的数据包数量是恒定的，只有当“老”数据包离开了网络后，才能向网络中发送一个“新”的数据包，如果发送方收到一个重复的ACK，那么根据TCP的ACK机制就表明有一个数据包离开了网络，于是cwnd加1。如果能够严格按照该原则那么网络中很少会发生拥塞，事实上拥塞控制的目的也就在修正违反该原则的地方。
具体来说快速恢复的主要步骤是：
1.当收到3个重复ACK时，把ssthresh设置为cwnd的一半，把cwnd设置为ssthresh的值加3，然后重传丢失的报文段，加3的原因是因为收到3个重复的ACK，表明有3个“老”的数据包离开了网络。
2.再收到重复的ACK时，拥塞窗口增加1。
3.当收到新的数据包的ACK时，把cwnd设置为第一步中的ssthresh的值。原因是因为该ACK确认了新的数据，说明从重复ACK时的数据都已收到，该恢复过程已经结束，可以回到恢复之前的状态了，也即再次进入拥塞避免状态。
快速重传算法首次出现在4.3BSD的Tahoe版本，快速恢复首次出现在4.3BSD的Reno版本，也称之为Reno版的TCP拥塞控制算法。
可以看出Reno的快速重传算法是针对一个包的重传情况的，然而在实际中，一个重传超时可能导致许多的数据包的重传，因此当多个数据包从一个数据窗口中丢失时并且触发快速重传和快速恢复算法时，问题就产生了。因此NewReno出现了，它在Reno快速恢复的基础上稍加了修改，可以恢复一个窗口内多个包丢失的情况。具体来讲就是：Reno在收到一个新的数据的ACK时就退出了快速恢复状态了，而NewReno 需要收到该窗口内所有数据包的确认后才会退出快速恢复状态，从而更一步提高吞吐量。
SACK就是改变TCP的确认机制，最初的TCP只确认当前已连续收到的数据，SACK则把乱序等信息会全部告诉对方，从而减少数据发送方重传的盲目性。比如说序号1，2，3，5，7的数据收到了，那么普通的ACK只会确认序列号4，而SACK会把当前的5，7已经收到的信息在SACK选项里面告知对端，从而提高性能，当使用SACK的时候，NewReno算法可以不使用，因为SACK本身携带的信息就可以使得发送方有足够的信息来知道需要重传哪些包，而不需要重传哪些包。
“天棚”阻尼控制
“天棚”阻尼控制 “天棚”阻尼是D.Karnopp 利用最优控制理论在1974 年提出来的一种悬架系统主动控制策略，其控制性能优越，具有一定的鲁棒性，但由于它是基于悬架速度的负反馈主动控制，对于移动的车辆来说无法实现。但将“天棚”阻尼悬架系统作为控制的参考模型，即把“天棚”系统作为实际系统控制的动态目标得到广泛的应用。但由于可调参数只有“天棚”阻尼系数，系统性能无法进一步提高。 本文采用天棚阻尼悬架作为研究对象，将分数阶微积分引入到“天棚”阻尼控制系统中，取代原来的整数阶导数。以B级路面为输入信号，根据优化理论找到最优的阶数和阻尼系数。最终，通过分析比较分数阶“天棚”阻尼悬架、整数阶“天棚”阻尼悬架和被动悬架，得出分数阶“天棚”阻尼悬架能够全面提高整数阶“天棚”阻尼悬架的性能。 1 车辆半主动悬架模型 车辆悬架按振动控制的方法分为被动、半主动、主动3 个类型，其中主动悬架可很好地提高车辆的乘坐舒适性和操纵稳定性，但因其价格昂贵、能耗高、结构复杂、可靠性差，限制了它的推广;被动悬架系统减震器的阻尼特性不能根据路面状况和车辆运行状态进行实时的调节，因而控制效果有限;半主动悬架相比于主动悬架，结构相对简单，能量消耗少，价格低廉，而性能接近主动悬架，特别是磁流变材料的出现，其应用前景非常良好。 以具有两自由度的1/4 车辆悬架模型作为研究对象，具有磁流变阻尼器的半主动悬架模型如图1 所示，其动力学方程:
式中，m——簧载质量，m——簧下质量; s——悬架结构阻尼; k——悬架stcs 刚度，k ——轮胎刚度;x ——车身位移， x ——轮胎位移， x——路面位移; tstgF ——半主动控制力， Fb——磁流变阻尼器的可调阻尼系数。 d 半主动悬架是1974 年由美国加州大学戴维斯分校机械工程系D. E. Karnopp 教授等提出的，并利用天棚阻尼控制理论给出半主动悬架的控制策略，近十多年来，基于各种控制理论和磁流变阻尼器技术的半主动悬架控制策略相继发表，例LQR/LQG 控制、滑模变结构控制、自适应控制、人式神经网络控制、模糊控制、鲁棒控制等，相比较优这些较复杂的控制理论，天棚阻尼控制方法以其简单有效一直在半主动振动控制方面占有重要的一席之地。 2(分数阶天棚阻尼悬架模型 2(1 天棚阻尼悬架模型 天棚阻尼控制实际是形象化的最优输出反馈控制方法，见图(2)，其动力学方程为
TCP协议中的流量控制和拥塞控制研究(毕业论文)
毕业设计(论文) TCP协议中的流量控制和拥塞控制研究 院别数学与统计学院 专业名称信息与计算科学 班级学号 学生姓名 指导教师 年月日
TCP协议中的流量控制和拥塞控制研究 摘要 计算机网络技术是当今发展最迅速的计算机技术之一，而保证网络稳定可靠运行的关键是计算机网络协议。TCP协议作为网络协议中的核心协议之一，其重要性更是不言而喻，因而对于该协议的研究与完善是促进网络发展的重要手段之一。 随着互联网规模和互联网应用的快速增长，网络拥塞和数据冲突问题已引起人们密切的关注。拥塞控制与流量控制技术针对网络中的拥塞和数据冲突而成为网络领域的核心技术。其中流量控制的对象是接收端，目的是使发送端的发送速率不超过接收端的接收能力；拥塞控制的对象是网络环境，目的是使负载不超过网络的传送能力。 TCP的流量控制主要依赖于滑动窗口，通过流量约束，减少接收端出的数据流失，提高发送效率，充分利用接收端资源。 TCP的拥塞控制主要原理依赖于一个拥塞窗口(cwnd)来控制，窗口值的大小就代表能够发送出去的但还没有收到ACK的最大数据报文段，显然窗口越大那么数据发送的速度也就越快，但是也就越可能使得网络出现拥塞，如果窗口值为1，那么就简化为一个停等协议，每发送一个数据，都要等到对方的确认才能发送第二个数据包，显然数据传输效率低下。TCP拥塞控制算法就是要在这两者之间权衡，选取最的cwnd值，从而使得网络吞吐量最大化且不产生拥塞。 本文首先对TCP协议的发展做了简要的概述，然后分析了TCP协议的报文段格式和结构，TCP的数据传输过程，接着讨论了TCP的流量控制机制，最后针对TCP 的重点部分拥塞控制进行了分析，讨论了几个TCP拥塞控制算法。 关键词：TCP协议，流量控制，拥塞控制
鲁棒控制
鲁棒控制理论中的H∞控制理论 （浙江大学宁波理工学院信息科学与工程分院自动化） 【摘要】首先简要的介绍了鲁棒控制中的H∞控制理论，并把其发展分为两个阶段，而后就上当已存在的H∞控制的主要成果进行了讨论和归纳，还指出了H∞控制理论尚未解决的问题。 【关键词】H∞控制理论；非线性系统；时滞；范数 1.概述 鲁棒控制（Robust Control）方面的研究始于20世纪50年代。在过去的20年中，鲁棒控制一直是国际自控界的研究热点。所谓鲁棒性，是指标称系统所具有的某一种性能品质对于具有不确定性的系统集的所有成员均成立，如果所关心的是系统的稳定性，那么就称该系统具有鲁棒稳定性；如果所关心的是用干扰抑制性能或用其他性能准则来描述的品质，那么就称该系统具有鲁棒性能。主要的鲁棒控制理论有：Kharitonov区间理论；H∞控制理论；结构奇异值理论u理论； 鲁棒控制理论是分析和处理具有不确定性系统的控制理论，包括两大类问题：鲁棒性分析及鲁棒性综合问题。鲁棒性分析是根据给定的标称系统和不确定性集合，找出保证系统鲁棒性所需的条件；而鲁棒性综合（鲁棒控制器设计问题）就是根据给定的标称模型和不确定性集合，基于鲁棒性分析得到的结果来设计一个控制器，使得闭环系统满足期望的性能要求。 2．H∞控制理论出现的背景及意义 1981年，加拿大著名学者Zames在其论文中引入了H∞范数作为目标函数进行优化设计，标志着H∞控制理论的诞生。Zames考虑了这样一个单入单出( SISO)系统的设计问题: 假设干扰信号属于某一有限能量的已知信号集，要求设计一个反馈控制器，使闭环系统稳定，且干扰对系统的影响最小。要解决这样的问题就必须在能够使闭环系统稳定的所有控制器中选出一个控制器使之相应的灵敏度函数的H∞范数最小。 虽然Zames 首先提出了H∞最优化问题，但是他没能给出行之有效的解法。
电控空气悬架的阻尼控制方法-定稿
说明书摘要 本发明提供一种电控空气悬架的阻尼控制方法，将电控空气悬架的阻尼控 制过程分解为直线行驶工况下的车身高位模式、车身中位模式、车身低位模式以及转向工况下的转向模式，并按照切换控制策略来实现前述阻尼控制过程， 前述工作模式之间的切换过程由一模糊监督控制器施加模糊监督控制，通过对5 阻尼力局部控制器的输出进行逐步加权和得到系统最终的控制输入，其中直线行驶工况与转向工况之间的切换依据为方向盘转角，车身高度切换依据为车速、路面状况以及持续时间。本发明的方法可实现阻尼控制过程对行驶工况的实时跟踪，对切换过程进行监督控制，解决系统在模式切换过程中的失稳和振荡问题，提高电控悬架在全局工况下的整体性能。 10
摘要附图
权利要求书 1. 一种电控空气悬架的阻尼控制方法，其特征在于，将电控空气悬架的阻 尼控制过程分解为直线行驶工况下的车身高位模式、车身中位模式、车身低位模式以及转向工况下的转向模式，并通过阻尼力局部控制器按照切换控制策略5 来实现前述阻尼控制过程，前述工作模式之间的切换过程由一模糊监督控制器施加模糊监督控制，通过对阻尼力局部控制器的输出进行逐步加权和得到系统最终的控制输入，其中直线行驶工况与转向工况之间的切换依据为方向盘转角，车身高度切换依据为车速、路面状况以及持续时间。 2. 根据权利要求1所述的电控空气悬架的阻尼控制方法，其特征在于，在10 直线行驶工况下，当车辆进入新的行驶工况且持续时间大于一参考时间时，工作模式才进行切换；转向模式的进入和退出依据为方向盘转角。 3. 根据权利要求1所述的电控空气悬架的阻尼控制方法，其特征在于，前 述各工作模式之间的切换控制策略如下： 1）当方向盘转角大于参考转角，系统进入转向模式； 15 2）当方向盘转角小于参考转角，车辆的行驶速度达到进入车身低位模式下的临界速度，且持续时间大于参考时间，进入车身低位模式； 3）当方向盘转角小于参考转角，车辆的行驶速度小于进入车身低位模式下的临界速度，悬架动行程的均方根值小于表征路面较差的均方根值，且持续时间大于参考时间，进入车身中位模式； 20 4）当方向盘转角小于参考转角，悬架动行程的均方根值大于表征路面较差的均方根值，且持续时间大于参考时间，进入车身高位模式。 4. 根据权利要求3所述的电控空气悬架的阻尼控制方法，其特征在于，前 述临界速度为车辆在高速行驶时空气阻力和滚动阻力大致相当时的行驶速度，前述均方根值为车辆在E级路面上行驶时的悬架动行程均方根值。 25 5. 根据权利要求1所述的电控空气悬架的阻尼控制方法，其特征在于，前 述方法中，直线行驶工况下各工作模式的阻尼力局部控制器为模糊PID控制器，
TCP拥塞控制算法性能比较-Read
TCP拥塞控制算法性能比较 一、NS2仿真 1.仿真实验的网络结构图 如图所示0、1、2为源节点，3为路由器，4为目的节点。源节点0、1、2为TCP代理节点，频宽为8Mbps，传递延迟时间为0.1ms，仿真时使用FTP流量。路由器的队列管理机制使用DropTail，频宽为0.8Mbps，传递延迟为100ms。在这个实验中建立3条TCP数据流，0和4、1和4、2和4。在OTCL编码中，代理节点的协议代理分别设置为TCP/Reno、TCP/Newreno、TCP/Sack1和tcp/Vegas，来模拟这四种算法。 二、模拟结果与算法分析比较 1、模拟拥塞控制四种算法的cwnd变换图：
2、TCP拥塞控制的四个阶段 这是TCP拥塞控制的核心，也体现了TCP拥塞控制的基本思想，它分为启动阶段，拥塞避免，快速重传和快速恢复阶段。 (1) 启动阶段 当连接刚建立或在发生一次超时的情况下，进入慢启动阶段。 一个新的TCP连接建立后，cwnd被初始化为1，源端只被允许发送一个报文段。当发出的报文收到接受端的ACK确认后，cwnd加1，即增加一个报文段发送。在这个阶段中，cwnd随RTT呈指数增长。 采用慢启动方法，可以防止TCP在启动一个新的连接时发送过多的数据而造成数据丢失和网络拥塞，同时，由于cwnd实际上以指数规律增长也就避免了单纯的AIMD算法造成的吞吐量增加过慢的问题。 cwnd的无限增长必将引起网络拥塞，于是引入一个状态变量：慢启动阈值ssthresh。 当cwnd
鲁棒控制系统设计
鲁棒控制设计报告 学院 专业 报告人
目录 1 绪论 (2) 1.1控制系统设计背景 (2) 1.2本文主要工作分配 (3) 2 一级倒立摆模型建立 (4) 2.1一级倒立摆的工作原理 (4) 2.2一级倒立摆的数学模型 (4) 3 H∞鲁棒控制器设计 (6) 3.1基于Riccati方程的H∞控制 (7) 3.2基于LMI的H∞控制 (7) 4 一级倒立摆系统的仿真 (9) 4.1一级倒立摆控制系统设计 (9) 4.2闭环控制系统仿真及分析 (10) 5 结论 (13)
1 绪论 1.1控制系统设计背景 一级倒立摆系统是一个典型非线性多变量不稳定系统，在研究火箭箭身的姿态稳定控制、机器人多自由度运动稳定设计、直升机飞行控制等多种领域中得到了广泛的应用，因此以倒立摆作为被控对象进行控制方法的研究具有重要的现实意义。为解决一级倒立摆系统的非线性、强耦合、多变量、自然不稳定问题，本文利用H∞鲁棒控制实现对一级倒立摆的控制。 Mg 图1.1 一级倒立摆系统结构图 本文采用的直线一级倒立摆的基本系统如图1.1所示，它是由沿直线导轨运动的小车以及一端固定于小车上的材质均匀的摆杆组成，它是一个不稳定的系统，当倒立摆出出现偏角θ后，如果不给小车施加控制力，倒立摆会倾倒。所以本文采用H∞鲁棒控制方法的目的是通过调节水平力F的大小控制小车的运动，使倒立摆处于竖立的垂直位置。控制指标为：倒立摆系统的从初始状态调节到小车停留在零点、并使摆杆的摆角为0的稳定状态。
1.2本文主要工作分配 第一章：对一级倒立摆系统的特点、结构以及控制要求进行阐述。 第二章：根据一级倒立摆的结构，利用机理建模法建立被控对象的精确数学模型，并在系统平衡点处进行线性化，得到系统简化的状态方程。 第三章：首先H∞鲁棒控制的基本原理，然后分别利用Riccati方程和LMI 方法设计H∞状态反馈控制器。 第四章：首先使用MATLAB计算基于Riccati方程的H∞状态反馈控制器和基于LMI的H∞状态反馈控制器，然后进行闭环控制系统的仿真并控制系统的性能分析。 第五章：对本次设计进行总结。
TCP拥塞控制算法比较
TCP拥塞控制算法比较 TCP发展到现在已经形成了TCP Tahoe、TCP Reno、TCP NewReno、SACK、Vegas等不同版本，这些算法各有利弊。 Tahoe算法是TCP的早期版本。它的核心思想是：让cwnd以指数增长方式迅速逼近可 用信道容量，然后慢慢接近均衡。它包括了3个基本的拥塞控制算法：慢启动、拥塞避免、快速重传。Tahoe的缺点体现在快速重传后转向慢启动算法，这样不能有效的利用网络带宽并且还引入较大的延时。 Reno算法是针对Tahoe算法的不足而做的改进。改进主要有两方面：一是对于收到连 续3个重复的ACK确认，算法不经过慢启动，而直接进入拥塞避免阶段；二是增加了快速重传和快速恢复机制。Reno算法以其简单、有效和鲁棒性成为TCP源算法的主流，被广泛的 采用。但它不能有效的处理多个报文分组从同一发送窗口中丢失的情况。 NewReno对Reno中快速恢复算法进行了补充，它考虑了一个发送窗口内多个报文分组 同时丢失的情况。Reno算法中，发送方收到一个不重复的应答后就退出快速恢复，而NewReno 中，只有当所有的报文分组都被应答后才退出快速恢复状态。NewReno的实现只要修改TCP 发送端的实现代码，实现简单。 SACK算法也针对一个窗口内多个报文分组丢失的情况而对Reno算法进行改进：SACK 定义了一个变量pipe来表示出现在路由器上报文分组的估计数量，接收方TCP发送SACK 分组来通知发送方的接收状况，这样源端就能准确的知道哪些报文分组被正确的传到接收端，从而避免不必要的重传，提高网络吞吐量。但SACK算法的实现需要修改TCP发送端和接收端的实现代码，增加了TCP的复杂性，因此不易大规模的应用。 Vegas与上述的算法不同，它是以RTT的变化作为拥塞信号，调节源端的发送速率。通过监测RTT的变化来改变cwnd的大小。由于Vegas采用RTT的改变来判断网络的可用带宽，能较好的预测网络带宽的使用情况，其公平性、效率都较好。但是，由于Vegas与其它算法在竞争带宽方面存在不公平现象，因此未能在因特网中普遍采用，还需要继续改进。
弹簧-质量-阻尼系统的建模与控制系统设计
分数: ___________ 任课教师签字：___________ 华北电力大学研究生结课作业 学年学期：第一学年第一学期 课程名称：线性系统理论 学生姓名： 学号： 提交时 目录 目录 (1) 1 研究背景及意义 (3) 2 弹簧-质量-阻尼模型 (3) 2.1 系统的建立 (3) 2.1.1 系统传递函数的计算 (4) 2.2 系统的能控能观性分析 (6) 2.2.1 系统能控性分析 (6) 2.2.2 系统能观性分析 (7) 2.3 系统的稳定性分析 (7) 2.3.1 反馈控制理论中的稳定性分析方法 (7) 2.3.2 利用Matlab分析系统稳定性 (8) 2.3.3 Simulink仿真结果 (9) 2.4 系统的极点配置 (10) 2.4.1 状态反馈法 (10) 2.4.2 输出反馈法 (11) 2.4.2 系统极点配置 (11)
2.5系统的状态观测器 (13) 2.6 利用离散的方法研究系统的特性 (15) 2.6.1 离散化定义和方法 (15) 2.6.2 零阶保持器 (16) 2.6.3 一阶保持器 (17) 2.6.4 双线性变换法 (18) 3.总结 (18) 4.参考文献 (19)
弹簧-质量-阻尼系统的建模与控制系统设计 1 研究背景及意义 弹簧、阻尼器、质量块是组成机械系统的理想元件。由它们组成的弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统，在生活中具有相当广泛的用途，缓冲器就是其中的一种。缓冲装置是吸收和耗散过程产生能量的主要部件，其吸收耗散能量的能力大小直接关系到系统的安全与稳定。缓冲器在生活中处处可见，例如我们的汽车减震装置和用来消耗碰撞能量的缓冲器，其缓冲系统的性能直接影响着汽车的稳定与驾驶员安全；另外，天宫一号在太空实现交会对接时缓冲系统的稳定与否直接影响着交会对接的成功。因此，对弹簧-质量-阻尼系统的研究有着非常深的现实意义。 2 弹簧-质量-阻尼模型 数学模型是定量地描述系统的动态特性，揭示系统的结构、参数与动态特性之间关系的数学表达式。其中，微分方程是基本的数学模型，不论是机械的、液压的、电气的或热力学的系统等都可以用微分方程来描述。微分方程的解就是系统在输入作用下的输出响应。所以，建立数学模型是研究系统、预测其动态响应的前提。通常情况下，列写机械振动系统的微分方程都是应用力学中的牛顿定律、质量守恒定律等。 弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统。机械系统如图2.1所示， 图2-1弹簧-质量-阻尼系统机械结构简图 其中、表示小车的质量，表示缓冲器的粘滞摩擦系数，表示弹簧的弹性系数，表示小车所受的外力，是系统的输入即,表示小车的位移，是系统的输出，即，i=1,2。设缓冲器的摩擦力与活塞的速度成正比，其中，，， ，，。 2.1 系统的建立
TCP拥塞控制分析
TCP 拥塞控制分析 摘要：随着计算机网络的飞速发展，网络用户数量急剧增加，Internet 在各个领域也发挥越来越重要的作用，但随着其流量的急剧增加，由此引发的网络拥塞已经成为制约网络发展和应用的瓶颈问题。拥塞容易造成传输延迟和吞吐量等性能指标的下降，严重影响带宽、缓存等网络资源的利用率。TCP 作为应用最广泛的传输协议，它的拥塞控制已经成为其成功的关键。本文针对这一现象对TCP 性能及拥塞控制进行研究，我们将简单探讨网络拥塞出现的原因，着重介绍TCP 拥塞控制的原理并分析四个TCP 拥塞控制算法，最后论述TCP 拥塞控制所面临的问题，根据此提出进一步的研究方向。 关键词：TCP 拥塞、拥塞控制、TCP Tahoe 、TCP Reno 、TCP SACK 、TCP Vegas 1. 拥塞产生的原因 拥塞是一种持续过载的网络状态，此时用户对网络资源（包括链路带宽，存储空间和处理器的处理能力等）的需求超过了其固有的容量。拥塞导致的直接结果就是分组丢失率增加，端到端延时加大，甚至有可能使整个系统发生崩溃。 网络产生拥塞的根本原因在于用户或端系统提供给网络的负载大于网络资源容量和处理能力，即网络提供的资源不足以满足用户的需求，这些资源包括缓存空间、链路带宽容量和中间结点的处理能力等，使其产生数据包时延增加、丢弃概率增大、上层应用系统性能显著下降等典型现象。拥塞产生的直接原因有三点： （1）存储空间不足。缓存的容量不够大，当缓存已经装满，没有空闲的空间时就只能将新到达的分组丢弃。 （2）带宽容量不足，低速链路对高速数据流的输入也会产生拥塞。任何信道带宽最大值为()N +B =S C 1log 2(N 为信道噪声平均功率，S 为信源平均功率，B 为信道带宽) [1]。 要求所有信源发送的速率R 必须小于等于信道容量C 。 （3）处理器处理能力弱，速度慢。低速链路对高速CPU 也会产生拥塞。 要避免拥塞的发生，必须对链路带宽、路由器处理速度和存储容量等问题予以考虑，尽可能使系统的各个部分相互匹配。但由于网络流量分布的不均衡性，随着用户数量和
弹簧质量阻尼系统的建模与控制系统设计
弹簧质量阻尼系统的建模与控制系统设计 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】
分数: ___________ 任课教师签字：___________ 华北电力大学研究生结课作业 学年学期：第一学年第一学期 课程名称：线性系统理论 学生姓名： 学号： 提交时 目录 目录 (2) 1 研究背景及意义 (3) 2 弹簧-质量-阻尼模型 (3) 2.1 系统的建立 (4) 2.1.1 系统传递函数的计算 (5) 2.2 系统的能控能观性分析 (7) 2.2.1 系统能控性分析 (8) 2.2.2 系统能观性分析 (9) 2.3 系统的稳定性分析 (10) 2.3.1 反馈控制理论中的稳定性分析方法 (10) 2.3.2 利用Matlab分析系统稳定性 (10) 2.3.3 Simulink仿真结果 (12) 2.4 系统的极点配置 (15) 2.4.1 状态反馈法 (15) 2.4.2 输出反馈法 (16)
2.4.2 系统极点配置 (16) 2.5系统的状态观测器 (18) 2.6 利用离散的方法研究系统的特性 (20) 2.6.1 离散化定义和方法 (20) 2.6.2 零阶保持器 (22) 2.6.3 一阶保持器 (24) 2.6.4 双线性变换法 (26) 3.总结 (28) 4.参考文献 (28)
弹簧-质量-阻尼系统的建模与控制系统设计 1 研究背景及意义 弹簧、阻尼器、质量块是组成机械系统的理想元件。由它们组成的弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统，在生活中具有相当广泛的用途，缓冲器就是其中的一种。缓冲装置是吸收和耗散过程产生能量的主要部件，其吸收耗散能量的能力大小直接关系到系统的安全与稳定。缓冲器在生活中处处可见，例如我们的汽车减震装置和用来消耗碰撞能量的缓冲器，其缓冲系统的性能直接影响着汽车的稳定与驾驶员安全；另外，天宫一号在太空实现交会对接时缓冲系统的稳定与否直接影响着交会对接的成功。因此，对弹簧-质量-阻尼系统的研究有着非常深的现实意义。 2 弹簧-质量-阻尼模型 数学模型是定量地描述系统的动态特性，揭示系统的结构、参数与动态特性之间关系的数学表达式。其中，微分方程是基本的数学模型，不论是机械的、液压的、电气的或热力学的系统等都可以用微分方程来描述。微分方程的解就是系统在输入作用下的输出响应。所以，建立数学模型是研究系统、预测其动态响应的前提。通常情况下，列写机械振动系统的微分方程都是应用力学中的牛顿定律、质量守恒定律等。 弹簧-质量-阻尼系统是最常见的机械振动系统。机械系统如图2.1所示， 图2-1弹簧-质量-阻尼系统机械结构简图 其中、表示小车的质量，表示缓冲器的粘滞摩擦系数，表示弹簧的弹性系数，表示小车所受的外力，是系统的输入即 ,表示小车的位移，是系统的输出，即，
程序员面试必考题(十八)--TCP的拥塞控制机制
拥塞控制（congestion control)是TCP协议的一项重要功能，TCP 的拥塞控制机制是从端到端的角度，推测网络是否发生拥塞，如果推断网络发生拥塞，则立即将数据发送速率降下来，以便缓解网络拥塞。TCP的拥塞控制采用的是窗口机制，通过调节窗口的大小实现对数据发送速率的调整。TCP的发送端维持一个称为拥塞窗口cwnd的变量，单位为字节，用于表示在未收到接收端确认的情况下，可以连续发送的数据字节数。cwnd的大小取决于网络的拥塞程度，并且动态地发生变化。拥塞窗口调整的原则是：只要网络没有出现拥塞，就可以增大拥塞窗口，以便将更多的数据发送出去，相当于提高发送速率；一旦网络出现拥塞，拥塞窗口就减小一些，减少注入网络的数据量，从而缓解网络的拥塞。 发送端判断网络发生拥塞的依据是：发送端设置一个重传计时器RTO，对于某个已发出的数据报文段，如果在RTO计时到期后，还没有收到来自接收端的确认，则认为此时网络发生了拥塞。 TCP的拥塞控制算法包括了慢启动（slow start）、拥塞避免（congestion avoidance）、快速重传（fast retransmit）和快速恢复（fast recovery）四部分。 慢启动算法作用在TCP数据传输的开始阶段，当主机开始发送数据时，因为不知道网络中的负荷情况，如果立即发送大量的数据，有可能会引起网络的拥塞。因此，TCP采用试探的方法，逐渐增大拥塞窗
口。通常在刚开始发送数据报文段时，先将拥塞窗口cwnd设置为一个TCP最大段长度MSS的值。而在每收到一个数据报文段的确认后，cwnd就增加一个MSS的数值。这样就可以逐渐增大发送端的拥塞窗口，使数据注入网络的速率比较合理。如果定义从发送端发出一个数据报文段到收到这个数据报文段的确认的时间间隔为往返时间RTT，则在慢启动阶段，每经过一个RTT，cwnd的值就加倍。 为了防止拥塞窗口增长过快而引起网络拥塞，TCP还需要设置一个慢启动阈值ssthresh，当拥塞窗口的值增加到ssthresh时，就要减缓拥塞窗口的增长速度，具体的做法是每经过一个RTT，拥塞窗口cwnd 的值加1（单位为MSS），这样就可以使cwnd按线性规律缓慢增长，这个过程称之为“加性增加”（Additive Increase）算法。通常情况下，拥塞窗口cwnd的初值被设置为1，慢启动阈值ssthresh的初值被设置为16。当拥塞避免算法执行到某个时刻，发送端在规定时间内没有收到接收端的确认，即发生了网络超时，则意味着网络发生了拥塞。此时，发送端首先将ssthresh的值变为发生超时时cwnd值的一半，同时将cwnd的值置为1，重新执行慢启动算法。这样做的好处是，当网络频繁出现拥塞时，ssthresh下降得很快，可以大大减少注入网络中的数据报文段。通常称这个过程为“乘性减小”（MultiplicativeDecrease）算法。TCP中的“加性增加”和“乘性减小”算法合起来称为AIMD算法。
鲁棒控制理论综述
鲁棒控制理论综述 作者学号： 摘要：本文首先介绍鲁棒控制理论涉及的两个基本概念（不确定性和鲁棒）和发展过程，然 H控制理论，最后指出鲁棒控制研后叙述鲁棒控制理论中两种主要研究方法：μ理论、∞ 究的问题和扩展方向。 H控制理论 关键词：鲁棒控制理论，μ理论，∞ 一、引言 自从系统控制（Systems and Control）作为一门独立的学科出现，对于系统鲁棒性的研究也就出现了。这是由这门学科的特色和研究对象决定的。对于世界上的任何系统。由于系统本身复杂性或是人们对其认识的不全面，在系统建立模型时，很难用数学语言完全描述刻画。在这样的背景下，鲁棒性的研究也就自然而然地出现了。 二、不确定性与鲁棒 1、不确定性 谈到系统的鲁棒性，必然会涉及系统的不确定性。由于控制系统的控制性能在很大程度上取决于所建立的系统模型的精确性，然而，由于种种原因实际被控对象与所建立的模型之间总存在着一定的差异，这种差异就是控制系统设计所面临的不确定性。这种不确定性通常分为两类：系统内部的不确定性和系统外部的不确定性。这样，就需要一种能克服不确定性影响的控制系统设计理论。这就是鲁棒控制所要研究的课题。 2、鲁棒 “鲁棒”一词来自英文单词“robust”的音译，其含义是“强壮”或“强健”。所谓鲁棒性（robustness）,是指一个反馈控制系统在某一特定的不确定性条件下具有使稳定性、渐近调节和动态特性这三方面保持不变的特性，即这一反馈控制系统具有承受这一类不确定性的能力。具有鲁棒性的控制系统称为鲁棒控制系统。在工程实际控制问题中，系统的不确定性一般是有界的，在鲁棒控制系统的设计中，先假定不确定性是在一个可能的范围内变化，然后在这个可能的变化范围内进行控制器设计。鲁棒控制系统设计的思想是：在掌握不确定性变化范围的前提下，在这个界限范围内进行最坏情况下的控制系统设计。因此，如果设计的控制系统在最坏的情况下具有鲁棒性，那么在其他情况下也具有鲁棒性。 三、发展历程 鲁棒控制系统设计思想最早可以追溯到1927年Black针对具有摄动的精确系统的大增益反馈设计。由于当时不知道反馈增益和控制系统稳定性之间的确切关系，所以设计出来的控制系统往往是动态不稳定的。早期的鲁棒研究主要集中在Bode图，1932年Nyquist提出了基于Nyquist曲线的频域稳定性判据，使得反馈增益和控制系统稳定性之间的关系明朗化。1945年Bode讨论了单输入单输出（SISO）反馈系统的鲁棒性，提出了利用幅值和相位稳定裕度来得到系统能容许的不确定范围。这些方法主要用于单输入单输出系统而且这些关于鲁棒控制的早期研究主要局限于系统的不确定性是微小的参数摄动情形，尚属灵敏度分析的范畴，从数学上说是无穷小分析思想，并且只是停留在理论上。20世纪六七十年代，鲁棒控制只是将SISO系统的灵敏度分析结果向MIMIO进行了初步的推广[1]，与此同时，状态空间理论引入控制论后，系统控制取得了很大的发展，鲁棒问题也显得更加重要，其中就要提到两篇对现代鲁棒控制理论的建立有重要影响的文章：一篇是Zames在1963年关于小增益定理的论文[2]，另一篇是1964年Kalman关于单入单输出系统LQ调节器稳定裕量分析的研究报告[3]。鲁棒控制这一术语第一次在论文中出现是在1971年Davion的论文[4]，而首先将鲁棒控制写进论文标题的是Pearson等人于1974年发表的论文[5]。当然，鲁棒控制能够
七种IP拥塞控制算法需改进
七种IP拥塞控制算法需改进 DDoS攻击引起的网络拥塞，是由恶意主机控制大量傀儡机所造成的，并非传统意义上的端到端拥塞，所以只能在路由器上进行控制，即基于IP拥塞控制来实现的。而目前主流的七种IP拥塞控制算法都需要在改进后，才能有效地应用于防范DDoS攻击。 分布式拒绝服务DDoS（Distributed Denial of Service）攻击被认为是目前Internet所面临的最大威胁之一。 目前有一些常用的DDoS攻击防护机制和方法包括: 通过修改配置和协议预防攻击、反向查找攻击源头、攻击检测和过滤、分布式攻击检测和过滤(主机端/路由器端)等。 DDoS攻击与网络拥塞 网络产生拥塞的根本原因在于用户提供给网络的负载超过了网络的存储和处理能力，表现为无效数据包增加、报文时延增加与丢失、服务质量降低等。如果此时不能采取有效的检测和控制手段，就会导致拥塞逐渐加重，甚至造成系统崩溃，在一般情况下形成网络拥塞的三个直接原因是: ●路由器存储空间不足。几个输入数据流需要同一个
输出端口，如果入口速率之和大于出口速率，就会在这个端口上建立队列。如果没有足够的存储空间，数据包就会被丢弃，对突发数据流更是如此。增加存储空间在表面上似乎能解决这个矛盾，但根据Nagel的研究，如果路由器有无限存储量时，拥塞只会变得更坏。 ●带宽容量相对不足。直观地说，当数据总的输入带宽大于输出带宽时，在网络低速链路处就会形成带宽瓶颈，网络就会发生拥塞，相关证明可参考香农信息理论。 ●处理器处理能力较弱。如果路由器的CPU在执行排队缓存、更新路由表等操作时，处理速度跟不上高速链路，会产生拥塞。同理，低速链路对高速处理器也会产生拥塞。 以上是早期Internet网络发生拥塞的三个主要原因。对此，TCP拥塞控制给出了较好的解决方案。在实际应用中，如果所有的端用户均遵守或兼容TCP拥塞控制机制，网络的拥塞能得到很好的控制。但是，当DDoS攻击造成网络拥塞时，TCP基于窗口的拥塞控制机制对此无法加以解决。原因是攻击带来的拥塞是由大量恶意主机发送数据所造成的，这些主机不但不会完成TCP拥塞控制机制所规定的配合工作，甚至本身就可能包含了伪造源地址、加大数据发送量、增加连接数等攻击方式。在此情况下，对DDoS攻击所造成的网络拥塞就必须在路由器上进行处理，这只能是基于IP拥塞控制来实现的。
常见拥塞的优化方法(DOC)
常见小区拥塞的优化方法
内容简介 在本文中，主要从出现TCH信道拥塞可能的原因入手，提出一些解决TCH 信道拥塞的方法和思路，以供大家参考。 文档更新、审核记录 目录
一.存在均衡话务的可能 (5) 二.存在硬件问题的可能 (15) 三.存在需要扩容的可能； (16) 四.存在TCH和SD资源分配问题 (16)
前言 我们在谈到网络拥塞时，常常是指信令信道拥塞以及话务信道拥塞。其中话务信道拥塞也就是我们常说的TCH信道拥塞，发生在用户在申请网络服务信令交互之后，一般进行用户的真正话音要由TCH 信道承载，TCH信道的分配也称指配过程。出现TCH信道拥塞是说：在指配过程中，如果网络没有可用的TCH信道来分给手机，则系统计一次TCH分配失败。在本文中，主要从出现TCH信道拥塞可能的原因入手，提出一些解决TCH信道拥塞的方法和思路，以供大家参考。
一. 存在均衡话务的可能 存在覆盖均衡的可能是指：通过实际现场对出现拥塞的小区及其邻区的覆盖范围测试，或者在OMC上对出现拥塞的小区及其邻区做切换统计观察后，统计它们的TA大小分布，分析得出本小区的实际覆盖范围过大，而周边没有拥塞现象的小区覆盖过小，而没有充分吸收拥塞小区的话务量。此处的有话务均衡的可能是指：出现拥塞的小区其TCH拥塞率较高，但是，其SDCCH却不存在拥塞的情况，也即该小区在TCH与SDCCH资源的配置方面做得不合理。 若出现TCH信道拥塞，分析得出基站的覆盖与周边基站的覆盖没有合理地进行控制，或者TCH的拥塞率与SDCCH的拥塞率不均衡，则可以采用以下的方法进行处理：采用多种方法调整本基站与周边基站的覆盖范围；均衡拥塞基站与周边基站的话务量；对TCH与SDCCH不均衡的情况予以调整。 （1）调整本基站和邻区的发射功率等参数来收缩基站覆盖在基站拥塞情况不均衡的情况下，例如：本小区很忙，而相邻的小区却很闲，则通过调整本小区的发射功率等参数等可以有效收缩本小区的覆盖范围，同时适当调整邻区的参数来提高其覆盖，吸收话务。 相关的调整有： 1、调整基站的发射功率。BSPWRB是基站在BCCH信道上的发
TCP协议拥塞控制算法
TCP协议拥塞控制算法研究 摘要：自从1986年互联网出现严重的拥塞崩溃现象后，网络拥塞控制受到了广泛的关注。随着网络的不断发展，网络用户及需求急剧增加，网络拥塞也越来越严重。如何有效解决网络拥塞，成为人们急需解决的问题。TCP作为目前互联网上使用最广泛的一种传输协议，TCP拥塞控制机制对互联网的稳定运行起着重要的作用。本文阐述了TCP的拥塞控制机制以及几种TCP拥塞控制算法，并对它们进行了仿真，比较了他们各自的优缺点，并指出了进一步改进TCP拥塞控制的必要性。 关键字：互联网；TCP；拥塞控制 Abstract：Since the advent of the Internet congestion collapse in 1986, network congestion control has been widespread concern. With the continuous development of the network, network users and the demand are increasing rapidly, network congestion has become increasingly serious. How to effectively solve network congestion become an urgent problem. TCP currently used on the Internet as the most widely used transport protocol, TCP congestion control mechanisms for the stable operation of the Internet plays an important role. This paper describes the TCP congestion control mechanisms as well as several TCP congestion control algorithms, and their simulation to compare their advantages and disadvantages, and pointed out the need for further improvement of TCP congestion control. Keywords：Internet；TCP；Congestion control 1 引言 近年来以IP为基础的internet呈爆炸式增长，网络用户数量迅速增加，internet 在各个领域也发挥着越来越重要的作用，但随着其流量急剧增加，由此而引发的网络拥塞已经成为制约网络发展和应用的瓶颈问题。在计算机网络中的宽带、交换节点中的缓存和处理机等，都是网络资源。如果网络相对于负载需求表现为节点存储空间不足、链路带宽不足、处理器处理速度慢，以及系统各部分性能不匹配等等，从而导致网络上的包时延增加，丢包率上升，吞吐量下降，直接使服务质量下降。概括来说就是在某一时间段里，如果网络中的某一资源的需求量超过了该网络所能提供的网络资源的可用部分，网络的性能就能变坏。诸如网络延时
TCP拥塞控制四个主要过程
TCP拥塞控制四个主要过程（如图（a）和（b）所示）简要介绍如下： 图（a）：慢启动和拥塞避免图（b）：快速重传和快速恢复 1.慢启动阶段：早期开发的TCP应用在启动一个连接时会向网络中发送大量的数据包，这样 很容易导致路由器缓存空间耗尽，网络发生拥塞，使得TCP连接的吞吐量急剧下降。由于TCP源端无法知道网络资源当前的利用状况，因此新建立的TCP连接不能一开始就发送大量数据，而只能逐步增加每次发送的数据量，以避免上述现象的发生。具体地说，当建立新的TCP连接时，拥塞窗口（congestion window，cwnd）初始化为一个数据包大小。源端按 cwnd大小发送数据，每收到一个ACK确认，cwnd就增加一个数据包发送量，这样cwnd就将随着回路响应时间（Round Trip Time，RTT）呈指数增长，源端向网络发送的数据量将急剧增加。事实上，慢启动一点也不慢，要达到每RTT发送W个数据包所需时间仅为 RTT×logW。由于在发生拥塞时，拥塞窗口会减半或降到1，因此慢启动确保了源端的发送速率最多是链路带宽的两倍。 2.拥塞避免阶段：如果TCP源端发现超时或收到3个相同ACK副本时，即认为网络发生了拥 塞（主要因为由传输引起的数据包损坏和丢失的概率很小（<<1%））。此时就进入拥塞避免阶段。慢启动阈值（ssthresh）被设置为当前拥塞窗口大小的一半；如果超时，拥塞窗口被置1。如果cwnd>ssthresh，TCP就执行拥塞避免算法，此时，cwnd在每次收到一个ACK时只增加1/cwnd个数据包，这样，在一个RTT内，cwnd将增加1，所以在拥塞避免阶段，cwnd 不是呈指数增长，而是线性增长。 3.快速重传和快速恢复阶段：快速重传是当TCP源端收到到三个相同的ACK副本时，即认为 有数据包丢失，则源端重传丢失的数据包，而不必等待RTO超时。同时将ssthresh设置为当前cwnd值的一半，并且将cwnd减为原先的一半。快速恢复是基于“管道”模型（pipe model）的“数据包守恒”的原则（conservation of packets principle），即同一时刻在网络中传输的数据包数量是恒定的，只有当“旧”数据包离开网络后，才能发送“新”数据包进入网络。如果发送方收到一个重复的ACK，则认为已经有一个数据包离开了网络，于是将拥塞窗口加1。如果“数据包守恒”原则能够得到严格遵守，那么网络中将很少会发生拥塞；本质上，拥塞控制的目的就是找到违反该原则的地方并进行修正。 经过十多年的发展，目前TCP协议主要包含有四个版本：TCP Tahoe、TCP Reno、TCP NewReno 和TCP SACK。TCP Tahoe是早期的TCP版本，它包括了3个最基本的拥塞控制算法－“慢启动”、“拥塞避免”和“快速重传”。TCP Reno在TCP Tahoe基础上增加了“快速恢复”算法。TCP NewReno对TCP Reno中的“快速恢复”算法进行了修正，它考虑了一个发送窗口内多个数据包丢失的情况。在Reno 版中，发送端收到一个新的ACK后旧退出“快速恢复”阶段，而在NewReno版中，只有当所有的数据包都被确认后才退出“快速恢复”阶段。TCP SACK关注的也是一个窗口内多个数据包丢失的情况，它避免了之前版本的TCP重传一个窗口内所有数据包的情况，包括那些已经被接收端正确接收的数据包，而只是重传那些被丢弃的数据包。
对鲁棒控制的认识
对鲁棒控制的认识 姓名：赵呈涛 学号： 092030071 专业：双控
鲁棒控制（RobustControl）方面的研究始于20世纪50年代。在过去的20年中，鲁棒控制一直是国际自控界的研究热点。所谓“鲁棒性”，是指控制系统在一定（结构、大小）的参数摄动下，维持某些性能的特性。根据对性能的不同定义，可分为稳定鲁棒性和性能鲁棒性。如果所关心的是系统的稳定性，那么就称该系统具有鲁棒稳定性；如果所关心的是用干扰抑制性能或用其他性能准则来描述的品质，那么就称该系统具有鲁棒性能。以闭环系统的鲁棒性作为目标设计得到的固定控制器称为鲁棒控制器。 鲁棒控制的早期研究，主要针对单变量系统（SISO）的在微小摄动下的不确定性，具有代表性的是Zames提出的微分灵敏度分析。然而，实际工业过程中故障导致系统中参数的变化，这种变化是有界摄动而不是无穷小摄动，因此产生了以讨论参数在有界摄动下系统性能保持和控制为内容的现代鲁棒控制。现代鲁棒控制是一个着重控制算法可靠性研究的控制器设计方法，其设计目标是找到在实际环境中为保证安全要求控制系统最小必须满足的要求。一旦设计好这个控制器，它的参数不能改变而且控制性能能够保证。 鲁棒控制方法，是对时间域或频率域来说，一般要假设过程动态特性的信息和它的变化范围,一些算法不需要精确的过程模型，但需要一些离线辨识。鲁棒控制理论是分析和处理具有不确定性系统的控制理论，包括两大类问题：鲁棒性分析及鲁棒性综合问题。鲁棒性分析是根据给定的标称系统和不确定性集合，找出保证系统鲁棒性所需的条件；而鲁棒性综合（鲁棒控制器设计问题）就是根据给定的标称模型和不确定性集合，基于鲁棒性分析得到的结果来设计一个控制器，使得闭环系统满足期望的性能要求。主要的鲁棒控制理论有： （1）Kharitonov区间理论； 控制理论； （2）H ∞ （3）结构奇异值理论μ理论。 下面就这三种理论做简单的介绍。 1 Kharitonov区间理论 1.1参数不确定性系统的研究概况 对参数不确定性系统的研究源于20世纪20年代。Black采用大回路增益的反馈控制技术来抑制真空管放大器中存在的严重不确定性，由于采用大回路增益,所以设计的系
3.6 拥塞控制原理
【自学笔记】 3.6拥塞控制原理 1 拥塞原因与开销 情况1:两个发送方和一个具有无穷大缓存的路由器 拥塞网络的一种开销，即当分组到达速率接近链路容量时，分组将经历较长的排队时延。 情况2:两个发送方和一个具有有限缓存的路由器 拥塞网络的另外一种开销，即发送方必须执行重传以补偿因为缓存溢出而丢弃(丢失)的分组。 发送方在遇到大时延时所进行的不必要重传，导致路由器需要利用其链路带宽来转发不必要的分组。 情况3:四个发送方、具有有限缓存的多台路由器和多跳路径 拥塞的另一种开梢，即当一个分组沿一条路径被丢弃时每个上游路由器用于转发该分组而使用的传输容量最终被浪费掉了。 2拥塞控制方法 实际中所采用的两种主要拥塞控制方法，可根据网络层是否为传输层拥塞控制提供了帮助来区分。 ·端到端拥塞控制。在端到端拥塞控制方法中，网络层没有为传输层拥塞控制提供显式支持。即使在网络中存在拥塞，端系统也必须通过对网络行为的观察(如分组丢失与时延) 来推断拥塞的发生。 TCP必须通过端到端的方法处理拥塞控制，因为lP层不会向端系统提供有关网络拥塞的反馈信息。TCP报文段的丢失(通过超时或3次冗余确认而得知)被认为是网络拥塞的一个迹象，TCP会相应地减小其发送窗口长度。 ?网络辅助的拥塞控制。在网络辅助的拥塞控制中，网络层设备件(即路由器)向发送方提供关于网络中拥塞状态的显式反馈信息。这种反馈可以通过数据报中的某个字段来指示链路中的拥塞情况。这种方法在早期的IBM SNA和ATM等体系结构中采用。 对于网络辅助的拥塞控制，拥塞信息从网络反馈到发送方通常有两种方式，直接反馈信息可以由网络路由器发给发送方。另一种形式是，路由器标记或更新从发送方流向接收方的分组中的某个字段来指示拥塞的产生(可以理解为对经过一个拥塞路由器的数据报做记号)。一旦接收方收到这个有拥塞标记的分组，就会通知发送方网络发生了拥塞。