Robust buffer management mechanism in quality of service routers

Active queue management (AQM) is essentially a router buffer management strategy supporting TCP congestion control. Since existing AQM schemes exhibit poor performance and even instability in time delay uncertain networks, a robust buffer management (RBM) mechanism is proposed to guarantee the quality of service (QoS). RBM consists of a Smith predictor and two independent controllers. The Smith predictor is used to compensate for the round trip time (RTT) delay and to restrain its negative influence on network performance. The main feedback controller and the disturbance rejection controller are designed as proportional-integral (PI) controller and proportional (P) controller by internal model control (IMC) and frequency-domain analysis respectively. By simulation experiments in Netwrok-Simulator-2 (NS2), it is demonstrated that RBM can effectively manage the buffer occupation around the target value against time delay and system disturbance. Compared with delay compensation-AQM algorithm (DC-AQM), proportional-integral-derivative (PID) algorithm and random exponential marking (REM) algorithm, the RBM scheme exhibits the superiority in terms of stability, responsiveness and robustness.     

DISCRETE VARIABLE STRUCTURE CONTROL OF LINEAR TIME-INVARIANT SYSTEMS WITH TIME DELAY

IntroductionIn recentyears,many methods have been pro-posed for the design of time- delay control sys-tems[1,2 ] and criteria for the stability of time- delaysystems have been developed by many re-searchers[3 ,4] .Time delay in the control systemscan be divided into two classes on the whole.Oneis in measurement of system variables and calcula-tion for required control force,including physicalproperties of equipmentused in the systems or sig-nal transmission.The other is in control for actua-to…     

Application of PI Control Algorithm to Discrete Manufacturing Systems

PI （proportional-integral） control algorithm is applied to control WlP （work-in-progress） in a discrete manufacturing system, where the cascade control of PI controllers is presented. It is in the frequency domain that the PI controller is designed with constraints on sensitivity options to ensure the stability and robustness of its parameters. A case is evaluated on a motorcycle engine crankcase production system, whose simulation results confirm that demand fluctuations can be compensated by PI controllers under a normal demand. PI controllers also possess low sensitivity to the distribution of production times.     

Adaptive control of active balancing system for a fast speed-varying Jeffcott rotor with actuator time delay

Due to actuator time delay existing in an adaptive control of the active balancing system for a fastspeed-varying Jeffcott rotor, if an unsynchronized control force (correction imbalance) is applied to the system,it may lead to degradation in control efficiency and instability of the control system. In order to avoid theseshortcomings, a simple adaptive controller was designed for a strictly positive real rotor system with actuatortime delay, then a Lyapunov-Krasovskii functional was constructed after an appropriate transform of this sys-tem model, the stability conditions of this adaptive control system with actuator time delay were derived. Afteradding a filter function, the active balancing system for the fast speed-varying Jeffcott rotor with actuator timedelay can easily be converted to a strictly positive real system, and thus it can use the above adaptive controllersatisfying the stability conditions. Finally, numerical simulations show that the adaptive controller proposedworks very well to perform the active balancing for the fast speed-varying Jeffcott rotor with actuator timedelay.     

小功率单相并网逆变器并网电流的比例谐振控制

针对小功率单相并网逆变器传统网压前馈的PI（比例积分）控制器在跟踪正弦电流指令时存在稳态误差和抗干扰能力差等方面缺陷,文中给出了一种PR（Proportional-resonant比例谐振）控制器,并在稳定性、稳态误差和抗干扰性能上比较了PI和PR两种控制器.最后,搭建了仿真和实验平台,对理论分析结果进行验证.结果表明PR控制器在单相并网电流控制更具有优越性.     

基于计算智能的高压直流输电系统自适应控制

HVDC系统的常规控制普遍采用PI控制策略,该策略是基于固定增益的稳定运行状态进行控制器设计的.由于HVDC系统的响应随运行状态的变化而改变,使得PI控制器的性能很难实现最优.本文基于计算智能理论(Computational Intelligence,CI),将粗糙集理论与粒度计算技术相结合,提出了一种新型的高压直流输电自适应控制器,该控制器可根据HVDC系统运行参数的动态变化对增益大小进行调节,从而使系统的控制性能得到优化,仿真试验结果证明了这一结论.     

网络控制系统的时延估计和自适应预测控制

提出了基于最小二乘支持向量机（LS-SVM）的网络时延预估网络控制系统（NCS）的自适应预测控制方法．先将网络时延转化为非线性时间序列，再用径向基函数（RBF）作为LS-SVM的核函数，建立NCS的时延预测模型．用通过该模型预测的时延设计自适应控预测制器，补偿和控制NCS的时延．仿真结果表明，该时延预测方法对NCS的随机时变时延有较高的预测精度，根据预测的时延设计的控制器能使系统的输出很好地跟踪期望的输出．     

PASSIVE CONTROL FOR A CLASS OF UNCERTAIN TIME-DELAY SYSTEMS

Introduction　　 Control of time- delay systems has been an at-tractive field in control theory and applicationssince the time- delay systems are frequently en-countered in the real world.They are much differ-ent from their non- delay counterparts.For exam-ple,it is well known that the existence of delaysmay degrade the respond of the closed- loop sys-tems,or even induce instability[1] .Hence,theavailable results of non- delay sytems can notbe di-rectly applied to time- delay systems in genera…     

非线性不确定系统的无撞击切换双重控制

对于具有非线性、时变特性和纯滞后等特点的不确定系统,传统的PID控制和单纯的模糊控制都难以达到所期望的效果.无撞击切换模糊PID双重控制吸取了两者的优点,减少了模型切换时所产生的跳跃,既不依赖于对象精确的数学模型,又具有鲁棒性较强等优点.仿真结果表明,采用无撞击切换模糊PID双重控制保证了系统的快速和稳态性能好.     

分数阶干扰观测器在电机调速系统中的应用

针对交流电机调速系统是一个高阶、非线性、强耦合的多变量系统,电机参数的变化、非线性、不确定性等因素不仅引起转矩脉动和误差,同时也引起线性PI控制器性能下降的特点,提出了一种PI控制和分数阶干扰观测器相结合的控制方法．这种方法通过构造分数阶干扰观测器来预测该结构系统中的各种干扰,并根据预测到干扰信息进行补偿以抑制干扰对系统的影响．仿真实验表明,这种控制方法具有较强的适应性和稳定性．     

基于滑模双环控制的感应耦合电能传输系统设计

为解决轨道交通供电负载频繁波动使得系统输出恒压困难的问题,提出了基于滑模控制和PI控制的双环控制策略.首先对原边建立离散时间动态模型、副边采用大信号模型分别进行建模;其次,基于系统建模设计双环控制策略,采用滑模控制控制电流内环、PI控制控制电压外环;最后,对设计的双环控制进行了实验验证.验证结果表明:恒压下进行70 Ω和50 Ω电阻切换时,电压变化约5%,并在15 ms左右恢复到稳定值,因此,在负载波动的条件下该控制策略能保证输出电压恒定和快的响应.      

吊舱推进电机的无模型自适应滑模矢量控制

为解决半潜船吊舱推进电机控制系统中负载扰动造成的转速跟踪性能差的问题, 提出一种基于数据驱动的吊舱推进电机转速矢量控制方法; 对包含未知负载扰动的推进电机转速方程进行离散化处理, 给出关于输出转速与输入电流离散后的非线性转速系统; 由于非线性转速系统方程中变量较多且负载扰动模型未知, 设计了基于数据驱动的无模型自适应控制器, 并给出了伪偏导数估计算法; 采用滑模观测器观测螺旋桨负载扰动, 同时给出了滑模控制器; 结合无模型自适应控制和滑模控制给出了负载扰动下的无模型自适应滑模(MFASM)控制方案; 构建了吊舱推进电机无模型自适应滑模矢量控制调速系统, 并在MATLAB/Simulink环境下给出了仿真结果。研究结果表明: 在船舶正常作业恒定转速下, 在0.3~0.5 s时间区域内, 采用MFASM矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别为2、6 r·min-1; 在0.8~1.0 s时间区域内, 采用无模型自适应滑模矢量控制方案和PI矢量控制方案的吊舱推进电机的转速误差分别1、3 r·min-1; 对于船舶操车作业的可变转速情形, 采用MFASM矢量控制方案的推进电机转速和转矩达到稳态的时间比PI矢量控制方案少0.01~0.03 s。可以看出, 采用MFASM矢量控制方案可改善吊舱推进电机转速跟踪性能, 是一种有效的抑制负载扰动的数据驱动控制方法。      

交流电机调速系统的分数阶PIλ控制

主要讨论了分数阶PIλ控制方法并将其应用到交流电机调速系统中.介绍了分数阶PI控制器的设计,并利用Tustin算子生成函数将分数阶微积分由S域变换到Z域,利用连分式方法展开,实现了分数阶PIλ控制器的离散化.将其应用到交流电机调速系统,对分数阶控制器和传统整数阶PID控制器控制特性进行实验对比,研究结果表明:分数阶PIλ控制器相比传统整数阶PID控制器具有更好的控制效果.     

不同车辆工况对协同自适应巡航控制 车队行驶安全的影响

基于横向控制器和纵向控制器模型,包括校正的预瞄驾驶员模型、加速度控制模型、节气门控制模型和制动器控制模型,建立Matlab/Simulink 和CarSim 车辆联合仿真平台,并对其可行性进行分析与验证.利用平台分别仿真协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control, CACC)车队车辆紧急刹车,通信延时,起步加、减速工况和车队前方插入换道车辆4 种情况下CACC车辆的行驶状况.仿真发现：紧急刹车时车队能够实现较好的紧急避撞;在通信延时的情况下,车队仍能保证行车安全;车队起步、减速工况运行较平稳,但加速度并不平稳,不利于车队后方车辆的乘坐舒适性;车队对前方插入不同速度的车辆能够及时响应并最终恢复安全行车间距.     

DYNAMIC HUNTING EXTREMUM CONTROL METHOD BASED ON MEASURE AND ESTIMATION

Anextremumcontrolsystembasedoncommonhuntingmethods[1 ] cannotworkwellforindustrialprocesses:becauseofthesysteminertialandtimedelayinfluences,thesystemwillbecomeoscillat ing ,workinwrongstepsorwillbehuntingforalongtimefortheworking process.Thepreviousmethod[2 ] canonlyapplytothesystemthathasafastdynamicprocessoritsdynamicresponsecanbeignored .Thispaper proposedadynamichuntingmethod differencepre estimationandcomparisonmethod .Thismethodcanbeusedinsecond orderorhighordersystemswithlargetimecons…     

不同车辆工况对协同自适应巡航控制车队行驶安全的影响

基于横向控制器和纵向控制器模型,包括校正的预瞄驾驶员模型、加速度控制模型、节气门控制模型和制动器控制模型,建立Matlab/Simulink 和CarSim 车辆联合仿真平台,并对其可行性进行分析与验证.利用平台分别仿真协同自适应巡航控制(Cooperative Adaptive Cruise Control, CACC)车队车辆紧急刹车,通信延时,起步加、减速工况和车队前方插入换道车辆4 种情况下CACC车辆的行驶状况.仿真发现：紧急刹车时车队能够实现较好的紧急避撞;在通信延时的情况下,车队仍能保证行车安全;车队起步、减速工况运行较平稳,但加速度并不平稳,不利于车队后方车辆的乘坐舒适性;车队对前方插入不同速度的车辆能够及时响应并最终恢复安全行车间距.     

基于改进模糊PID-Smith控制器的高速动车组停车方法

为解决动车组制动过程中电制动与空气制动切换时控制模型参数变化和空气制动延时大的问题, 以提高动车组停车的精确性, 提出了一种改进模糊PID-Smith控制器; 通过分析动车组制动过程中单个车厢的力学模型, 考虑列车制动过程的特点, 建立了关于运行速度和制动力的二阶纯延时传递函数; 将离散化的二阶纯延时传递函数与单个车厢的力学模型结合, 建立了动车组多质点控制模型, 并分析了该控制模型的特点; 提出了一种改进的模糊PID-Smith控制器, 通过引入Smith预估控制器解决了动车组制动过程中空气制动系统延时大的问题, 使用递推最小二乘法在线辨识了模型参数, 以解决动车组制动过程中电制动切换到空气制动时的模型参数变化问题; 采用模糊PID控制器代替Smith预估控制器中的PID部分, 解决了PID参数整定难和鲁棒性差的问题; 采用MATLAB软件对CRH380A型高速动车组进行仿真, 在不同进站速度、不同减速度和不同程度干扰下, 使控制器控制动车组跟踪设定速度, 并与模糊PID控制器的结果进行对比。仿真结果表明: 改进模糊PID-Smith控制器得到的动力单元速度与其设定速度的误差在0.4 km·h-1以内, 而模糊PID控制器的误差在1.0 km·h-1以内; 采用提出控制器得到的停车误差在0.3 m以内, 而模糊PID控制器的停车误差在1.5 m以内; 提出的控制器满足高速动车组运行过程中停车误差小于0.3 m的要求。      

制药厂污水处理的数学模型及自动控制技术

文中指出制药厂污水处理池是个自平衡和大滞后的动态对象,建立了被控对象的数学模型,研究在污水处理中应用极点配置控制的可能性,提出带状态观测器的系统控制方案,并与PI控制方案作了比较。     

双机架可逆冷轧机恒张力简单自适应控制

为保证双机架可逆冷轧机轧制中带钢恒张力，设计了恒张力简单自适应控制系统．该系统含有电流和速度2个内环，这2个内环均采取PI调节器控制；最外环为张力环，采用简单自适应控制器控制．仿真结果表明，简单自适应控制比传统PID控制具有更好的性能．该系统对带钢恒张力控制具有很强的鲁棒性，提高了带钢板厚和板形的精度．     

ROBUST SMITH PREDICTIVE CONTROLLER FOR PROCESS WITH INVERSE RESPONSE

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｈｅｎｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｒｅｓｐｏｎｓｅｏｆａｄｙｎａｍｉｃｓｙｓｔｅｍｉｓｉｎａｄｉｒｅｃｔｉｏｎｏｐｐｏｓｉｔｅｔｏｔｈｅｆｉｎａｌｏｕｔｃｏｍｅ，ｉｔｉｓｃａｌｌｅｄａｎｉｎｖｅｒｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅ．Ｔｈｅｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｂｏｉｌ－ｅｒｓｃａｌｌｅｄｓｈｒｉｎｋａｎｄｓｗｅｌｌｉｓａｔｙｐｉｃａｌｅｘａｍｐｌｅｏｆｔｈｅｉｎｖｅｒｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅ［１，２］．Ａｎｏｔｈｅｒｅｘａｍｐｌｅｉｓｔｈｅｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｄｉｓｔｉｌｌａｔｉｏｎｃｏｌｕｍｎ［…