TCP-RED离散反馈系统中的边界碰撞分岔及混沌控制

杨谈; 金跃辉; 程时端

doi:10.7498/aps.58.5224

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TCP-RED离散反馈系统中的边界碰撞分岔及混沌控制

杨谈 , 金跃辉 , 程时端

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TCP-RED离散反馈系统中的边界碰撞分岔及混沌控制

杨谈, 金跃辉, 程时端

物理学报, 2009, 58(8): 5224-5237.

doi: 10.7498/aps.58.5224

Border collision bifurcation and chaotic control of discrete feedback transmission control protocol-random early detection system

Yang Tan, Jin Yue-Hui, Cheng Shi-Duan

Acta Phys. Sin., 2009, 58(8): 5224-5237.

doi: 10.7498/aps.58.5224

摘要
结合范式方法对传输控制协议和随机早期检测（TCP-RED）离散反馈系统中出现的不同种类的边界碰撞分岔现象进行了分析.随着系统参数的变化, 系统将经历边界碰撞分岔并从周期稳态向混沌态跃变, 导致系统中瞬时队列的长度出现剧烈振荡, 严重影响系统性能. 根据不动点的线性稳定条件, 提出了一种混沌控制方法，通过对系统不动点邻域内的状态变量进行扰动, 将系统引导至不动点. 该方法能显著提高TCP-RED系统的性能和资源利用率. 仿真结果证明了该方法的有效性.

关键词:
传输控制协议 /

随机早期检测 /

边界碰撞分岔 /

混沌控制
Abstract
Various types of border collision bifurcations occurring in a discrete feedback transmission control protocol-random early detection （TCP-RED） system are analyzed based on normal form method. As the system parameters change, the system experiences the border collision and a sudden jump from a periodic attractor to a chaotic attractor leading to the intense vibration of the system and serious degradation of its performance. According to the linear stability condition of fixed point, a method of chaotic control is presented. With this method, the system can be stabilized to the fixed point by perturbing the state variable in the neighborhood of the fixed point. This method can significantly improve the performance and the resource utilization of TCP-RED system, and simulation results show that it is effective.

Keywords:
transmission control protocol /

random early detection /

border collision bifurcation /

chaotic control
作者及机构信息
杨谈,

金跃辉,

程时端

1.
北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室，北京 100876

基金项目: 国家重点基础研究发展计划（批准号: 2009CB320505, 2009CB320504）和国家高技术研究发展计划（批准号:2006AA01Z235）资助的课题.
Authors and contacts
Yang Tan,

Jin Yue-Hui,

Cheng Shi-Duan

1.
北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室，北京 100876
参考文献

施引文献

[1]	史国栋, 张海明, 包伯成, 冯霏, 董伟. 脉冲序列控制双断续导电模式BIFRED变换器的动力学建模与多周期行为. 物理学报, 2015, 64(1): 010501. doi: 10.7498/aps.64.010501
[2]	古元凤, 肖剑. Willis环脑动脉瘤系统的混沌分析及随机相位控制. 物理学报, 2014, 63(16): 160506. doi: 10.7498/aps.63.160506
[3]	张旭东, 朱萍, 谢小平, 何国光. 混沌神经网络的动态阈值控制. 物理学报, 2013, 62(21): 210506. doi: 10.7498/aps.62.210506
[4]	吴松荣, 何圣仲, 许建平, 周国华, 王金平. 电压型双频率控制开关变换器的动力学建模与多周期行为分析. 物理学报, 2013, 62(21): 218403. doi: 10.7498/aps.62.218403
[5]	杨平, 许建平, 何圣仲, 包伯成. 电流控制二次型Boost变换器的动力学研究. 物理学报, 2013, 62(16): 160501. doi: 10.7498/aps.62.160501
[6]	包伯成, 杨平, 马正华, 张希. 电路参数宽范围变化时电流控制开关变换器的动力学研究. 物理学报, 2012, 61(22): 220502. doi: 10.7498/aps.61.220502
[7]	沙金, 包伯成, 许建平, 高玉. 脉冲序列控制电流断续模式Buck变换器的动力学建模与边界碰撞分岔. 物理学报, 2012, 61(12): 120501. doi: 10.7498/aps.61.120501
[8]	高继华, 谢玲玲, 彭建华. 利用速度反馈方法控制时空混沌. 物理学报, 2009, 58(8): 5218-5223. doi: 10.7498/aps.58.5218
[9]	卢伟国, 周雒维, 罗全明, 杜雄. BOOST变换器延迟反馈混沌控制及其优化. 物理学报, 2007, 56(11): 6275-6281. doi: 10.7498/aps.56.6275
[10]	沈启坤, 张天平, 孙妍. 具有死区和饱和输入的自适应混沌控制. 物理学报, 2007, 56(11): 6263-6269. doi: 10.7498/aps.56.6263
[11]	高心, 刘兴文. 统一混沌系统的时延模糊控制. 物理学报, 2007, 56(1): 84-90. doi: 10.7498/aps.56.84
[12]	张莹, 徐伟, 孙晓娟, 方同. 随机Bonhoeffer-Van der Pol系统的随机混沌控制. 物理学报, 2007, 56(10): 5665-5673. doi: 10.7498/aps.56.5665
[13]	周小安, 钱恭斌, 丘水生. 基于改善空间关联性的混沌控制. 物理学报, 2006, 55(8): 3974-3978. doi: 10.7498/aps.55.3974
[14]	李爽, 徐伟, 李瑞红. 利用随机相位实现Duffing系统的混沌控制. 物理学报, 2006, 55(3): 1049-1054. doi: 10.7498/aps.55.1049
[15]	刘涵, 刘丁, 任海鹏. 基于最小二乘支持向量机的混沌控制. 物理学报, 2005, 54(9): 4019-4025. doi: 10.7498/aps.54.4019
[16]	龚礼华. 基于自适应脉冲微扰实现混沌控制的研究. 物理学报, 2005, 54(8): 3502-3507. doi: 10.7498/aps.54.3502
[17]	于洪洁. 延迟-非线性反馈控制混沌. 物理学报, 2005, 54(11): 5053-5057. doi: 10.7498/aps.54.5053
[18]	罗晓曙, 汪秉宏, 陈关荣, 全宏俊, 方锦清, 邹艳丽, 蒋品群. DC-DC buck变换器的分岔行为及混沌控制研究. 物理学报, 2003, 52(1): 12-17. doi: 10.7498/aps.52.12
[19]	罗晓曙, 陈关荣, 汪秉宏, 方锦清, 邹艳丽, 全宏俊. 状态反馈和参数调整控制离散非线性系统的倍周期分岔和混沌. 物理学报, 2003, 52(4): 790-794. doi: 10.7498/aps.52.790
[20]	戴栋, 马西奎, 李小峰. 一类具有两个边界的分段光滑系统中边界碰撞分岔现象及混沌. 物理学报, 2003, 52(11): 2729-2736. doi: 10.7498/aps.52.2729

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物理学报. 2009, 58(8): 5224-5237.

doi: 10.7498/aps.58.5224.

TCP-RED离散反馈系统中的边界碰撞分岔及混沌控制

1. 北京邮电大学网络与交换技术国家重点实验室，北京 100876

基金项目: 国家重点基础研究发展计划（批准号: 2009CB320505, 2009CB320504）和国家高技术研究发展计划（批准号:2006AA01Z235）资助的课题.

收稿日期: 2009-03-17
修回日期: 2009-05-21
刊出日期: 2009-04-05

摘要: 结合范式方法对传输控制协议和随机早期检测（TCP-RED）离散反馈系统中出现的不同种类的边界碰撞分岔现象进行了分析.随着系统参数的变化, 系统将经历边界碰撞分岔并从周期稳态向混沌态跃变, 导致系统中瞬时队列的长度出现剧烈振荡, 严重影响系统性能. 根据不动点的线性稳定条件, 提出了一种混沌控制方法，通过对系统不动点邻域内的状态变量进行扰动, 将系统引导至不动点. 该方法能显著提高TCP-RED系统的性能和资源利用率. 仿真结果证明了该方法的有效性.

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