一种抑制干扰的数字通信网络拥塞控制方法   0    0

本发明公开了一种抑制干扰的数字通信网络拥塞控制方法,利用正切换系统建模网络拥塞动态过程,构造了具有加权L1增益的控制器。首先,对通信系统进行数据采集,建立数字通信网络的空间状态模型;然后,针对网络拥塞问题设计一种具有加权L1增益的反馈控制器,使得系统在扰动信号的干扰下正常工作。本发明不仅可有效改善数字通信网络的拥塞问题,还可抑制数字通信网络中的未知干扰,进而使数字网络系统安全稳定运行。

1.一种抑制干扰的数字通信网络拥塞控制方法，其特征是具体步骤如下：
(1)通过数据采集，构造数字通信网络系统的状态空间模型；
(2)设计具有加权L1增益的控制器；
(3)在所述控制器下验证所构造的数字通信网络系统的正性；
(4)在所述控制器下验证所构造的数字通信网络系统的渐进稳定性；
(5)在所述控制器下得到所构造的数字通信网络系统的加权L1增益；
步骤(1)中数字通信网络系统的状态空间模型的构造如下：
切换正系统的状态空间模型，形式如下：
y(t)＝Cσ(t)x(t)+Fσ(t)w(t)
n r m
其中x(t)∈R ,u(t)∈R 和y(t)∈R 分别是系统的状态、控制输入和输出，x(t)代表相应通讯节点传输数据包的数量，u(t)为避免网络拥塞的控制输入；当网络出现拥塞时，表示取消一些数据包的传输， 表示此时网络容量较大，增加数据包的数量；
n×n n×m r×n
Aσ(t)∈R 表示系统矩阵，Bσ(t)∈R 和Cσ(t)∈R 分别表示加权系数输入、输出矩阵，Eσ(t)n×n n×n
∈R 和Fσ(t)∈R 分别表示加权系数扰动输入、输出矩阵，均由实际数据包传输过程中的传感器采集得到；σ(t):[0,∞)→S＝{1,2,…,J}，为一个依赖于时间t的分段常值函数，是+
系统的切换信号，对任意一个切换序列0≤t0≤t1，它是右连续的，其中J∈N ，当t∈[ti,n
ti+1)时，系统的第σ(t)个子系统在ti时刻被激活，在ti+1时刻离开，w(t)≥0,w(t)∈R 是外界输入，x(0)＝0；
所述数字通信系统采用区间不确定系统的模型进行问题的分析，即满足
r×n n×n n×n n×m n×n n×n
且对p∈S，有Cp∈R ,Fp∈R ,Ap∈R ,Bp∈R ,Ep∈R ，其中R为实数集，R 为n维+
欧几里德空间，N是自然数集合；
步骤(2)的控制器设计如下：
控制器的状态反馈律设计为：
(p) (p)
其中， 是给定的m维列向量，其所有元素都大于0；v 和z 分别由步骤(3)、(4)求得；
步骤(3)中的正性验证过程如下：
(p) (p) n (q) (q) n (p) n
设计常数μ＞0,γ＞0, λ＞1，向量v ＞0，v ∈R ，v ＞0，v ∈R ，z ∈R即：
对任意(p,q)∈S×S,p≠q成立，其中 是给定向量，当平均驻留时间满
足
时，在该状态反馈控制律
下，闭环系统是正的、稳定的，且有鲁棒加权L1增益γ，其中μ0∈(0,μ)；
由上述条件知 是一个正常数，因此有
由于 且 得知Ap+BpKp是Metzler矩阵，所以闭环系统为正系统，此
时，对于所有时刻，系统状态和系统输出都是正的。

2.如权利要求1所述的一种抑制干扰的数字通信网络拥塞控制方法，其特征在于：步骤(4)中渐进稳定性的验证过程如下：
T p
构造一个线性余正李雅普诺夫函数为Vp(x(t))＝x(t)v，则
由步骤(3)得
和
从而有
当w(t)＝0时，因为 所以有
故扰动不存在时，数字通信系统是渐进稳定的。

3.如权利要求2所述的一种抑制干扰的数字通信网络拥塞控制方法，其特征在于：步骤(5)中所述数字通信网络系统的加权L1增益的得到过程如下；
根据比较原则， 转化为：
由 得
进一步推出
重复上述过程，得出
分别对上式进行左乘和右乘 有
根据 结合 得出
又因为
对上式两边在[0，∞)积分得
即
其中， η＝μ0；当x(0)＝0时，有V(0)＝0，则
得出数字通信系统具有加权L1增益γ。