利索能及
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专利号: 2020106731580
申请人: 金陵科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于Hebb学习的自适应预测控制主队列管理方法,其特征在于,所述自适应预测控制主队列管理方法包括以下步骤:S1,基于线性化的流体流模型,通过Z域变换获得TCP/AQM的离散化模型;

S2,在离散化模型的基础上,计算得到满足预测控制需求的控制器的形式;

S3,引入Hebb学习的思想,将步骤S2中得到的控制器设定成单神经元,自适应地调整控制器的相关参数;

其中,步骤S1中,所述基于线性化的流体流模型,通过Z域变换获得TCP/AQM的离散化模型的过程包括以下步骤:

S11,建立描述TCP/AQM动态特性的Fluid‑Flow模型,其非线性差分方程描述如下:式中,W(t)为TCP连接窗口大小,N(t)为TCP连接数,C为链路容量,q(t)为瓶颈链路的队列长度,R(t)为往返时延:

其中Tp是传输时延,p(t)为节点的包丢弃率,t是时间;

S12,将所述非线性差分方程线性化,得到Fluid‑Flow模型在平衡点(W0,q0,p0)附近的线性方程如下:

其中,δW(t)=W(t)‑W0,δq(t)=q(t)‑q0,δp(t)=p(t)‑p0,N是TCP连接数,R0是往返传输时延;平衡点定义为:

S13,对线性方程进行拉普拉斯变换,得到从δp到δq的开环传递函数:式中,s是拉普拉斯变换的参数;

S14,采用零阶保持法,将开环传递函数离散化,采样间隔为Ts,得到离散模型为:其中,d为系统延迟, m1、m2、n1、n2与系统参数和Ts有关,z是离散化之后的参数。

2.根据权利要求1所述的基于Hebb学习的自适应预测控制主队列管理方法,其特征在于,步骤S2中,所述在离散化模型的基础上,计算得到满足预测控制需求的控制器的形式的过程包括以下步骤:

S21,采用输入—输出差分方程来描述TCP/AQM模型:‑1 ‑d ‑1

A(z )y(t)=z B(z )u(t)‑1 ‑1 ‑2 ‑1 ‑1 ‑2其中A(z )=1+a1z +a2z ,B(z )=b0+b1z +b2z ,a1=n1,a2=n2,b0=0,b1=m1,b2=m2;

S22,为了导出j步之后输出y(t+j)的预测值,引入Diophantine方程:‑1 ‑1 ‑j ‑1

A(z )E(z )+z F(z )=1‑1 ‑1 ‑1

其中,E(z )、F(z )是由A(z )和预测长度j唯一确定的多项式:‑1 ‑1 ‑(j‑1) ‑1 ‑1E(z )=e0+e1z +…+ej‑1z ,F(z )=f0+f1z式中,e0、e1...ej‑1是对应的多项式参数,f0和f1是对应的多项式参数;

‑1

S23,将TCP/AQM模型两端乘以E(z )后得到:‑1 ‑d ‑1 ‑1

y(t+j)=F(z )*y(t)+z E(z )*B(z )*u(t+j)S24,令j=d+1,计算得到预测模型:y(t+d+1)=f0y(t)+f1y(t‑1)+g1u(t)+g2u(t‑1)+…+gd+2u(t‑d‑1)式中,y(t)=δq(t)=q(t)‑q0,控制目标是队列长度q(t+d+1)=q0,即y(t+d+1)=0;g1、g2...gd+2是预测模型的参数;

S25,采用单步预测的方式,则有:u(t)=h1y(t)+h2y(t‑1)+h3u(t‑1)+…+hd+3u(t‑d‑1)其中h1、h2、…、hd+3是控制器的参数。

3.根据权利要求2所述的基于Hebb学习的自适应预测控制主队列管理方法,其特征在于,步骤S3中,所述引入Hebb学习的思想,将步骤S2中得到的控制器设定成单神经元,自适应地调整控制器的相关参数的过程包括以下步骤:S31,将步骤S2中得到的控制器设定成单神经元,根据神经元模型和Hebb学习方法,单步预测控制器被表示成:

其中wi(t)=hi,x1(t)=y(t),x2(t)=y(t‑1),x3(t)=u(t‑1),···,xd+3(t)=u(t‑d‑

1),K>0,K为神经元比例系数;

S32,采用预设的学习规则对控制器中的参数进行自适应地调整,所述预设的学习规则为:

wi(t)=wi(t‑1)+ηie(t‑1)xi(t‑1)u(t‑1)q(t)/q0其中,e(t‑1)=q(t‑1)‑q0,ηi是学习规则相应的参数,用于决定学习速度。