Эффективное управление нелинейными динамическими системами в режимах перегрузки

• Автор: Хехнев, Сергей Валентинович
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 205 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ КОМПЕНСАЦИИ НЕЛИНЕЙНЫХ

ЭФФЕКТОВ В СИСТЕМАХ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ.

1.1 ТЕХНОЛОГИИ ЛИНЕАРИЗАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИК

1.1.1 Квадратурная петля i

1.1.2 Высокочастотная обратная связь .

1.1.3 Упреждение .

1.1.4 Удаление и восстановление огибающей v

iii i.
1.1.5 Линейное усиление с использованием нелинейных компонент i iii i i .
1.1.6 Высокочастотное предыскажение ii.
1.1.7 Адаптивное цифровое предыскажение в основной полосе частот iv ii ii
1.2 МЕТОДЫ БОРЬБЫ С ПЕРЕГРУЗКОЙ В СЕТЯХ.
1.2.1 Общие принципы борьбы с перегрузкой в сетях с коммутацией пакетов и их классификация
1.2.2 Современные протоколы транспортного уровня
глобальных Iсетей и их методы борьбы с перегрузкой.
1.3 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ
1.4 ВЫВОДЫ
ГЛАВА 2. МОДЕЛИРОВАНИЕ НЕЛИНЕЙНЫХ СИСТЕМ ОПЕРАТОРОМ УРЫСОНА И ЕГО ДИСКРЕТНЫМ АНАЛОГОМ.
2.1 ЗАДАЧИ ИДЕНТИФИКАЦИЯ ОБЪЕКТОВ И
РАСПОЗНАВАНИЯ ОБРАЗОВ
2.2 ПРЯМАЯ И ОБРАТНАЯ МОДЕЛИ УРЫСОНА
2.3 ВЫВОДЫ
ГЛАВА 3. ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ СИСТЕМЫ ЛИНЕАРИЗАЦИИ НЕЛИНЕЙНЫХ ИСКАЖЕНИЙ В УСИЛИТЕЛЯХ МОЩНОСТИ.
3.1 ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ.
3.1.1 Корреляционный анализ экспериментальных данных.
3.1.2 Математическая модель на базе модели Урысона.
3.1.3 Построение урысоновской модели усилителя на основе кусочнолинейных сплайнов
3.1.4 Построение урысоновской модели усилителя на основе полиномиальных функций.
3.2 ПОСТРОЕНИЕ МАТЕМАТИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ
СИСТЕМЫ ЛИНЕАРИЗАЦИИ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ
3.2.1 Построение обратной математической модели усилителя мощности.
3.2.2 Построение математической модели механизма адаптации параметров системы линеаризации
3.2.3 Алгоритм адаптации, основанный на методе стохастической аппроксимации.
3.3 ПОСТРОЕНИЕ ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ
УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ И СИСТЕМЫ ЛИНЕАРИЗАЦИИ
3.3.1 Исходные данные
3.3.2 Модель усилителя.
3.3.3 Результаты работы модели усилителя с базовыми функциями в виде кусочнолинейных сплайнов
3.3.4 Результаты работы модели усилителя с базовыми функциями в виде полиномов
3.3.5 Модель системы линеаризации без учета механизма адаптации параметров
3.3.6 Результаты работы модели системы линеаризации без учета механизма адаптации параметров с базовыми функциями в
виде полиномов
3.3.7 Результаты работы модели системы линеаризации без учета механизма адаптации параметров с базовыми функциями в
виде кусочнолинейных сплайнов
3.3.8 Модель системы линеаризации с учетом механизма адаптации параметров полная модель
3.3.9 Результаты работы полной модели системы линеаризации
с базовыми функциями в виде полиномов.
3.3. Результаты работы полной модели системы
линеаризации с базовыми функциями в виде кусочнолинейных сплайнов
3.4 ВЫВОДЫ
ГЛАВА 4. ПРИМЕНЕНИЕ ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ПЕРЕГРУЗКОЙ В Р СЕТИ
4.1 ОБЩЕЕ ОПИСАНИЕ И ЗАДАЧИ СИСТЕМЫ БОРЬБЫ С ПЕРЕГРУЗКОЙ.
4.2 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВИРТУАЛЬНОГО
КАНАЛА ПЕРЕДАЧИ ДАННЫХ
4.2.1 Получение экспериментальных данных и их корреляционный анализ.
4.2.2 Математическая модель виртуального канала связи на базе модели Урысона
4.3 СТРУКТУРНАЯ СХЕМА СИСТЕМЫ БОРЬБЫ С ПЕРЕГРУЗКОЙ В ВИРТУАЛЬНОМ КАНАЛЕ СВЯЗИ
4.3.1 Алгоритм адаптации, основанный на методе
стохастической аппроксимации
4.4 РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ СИСТЕМЫ БОРЬБЫ С ПЕРЕГРУЗКОЙ.
4.4.1 Управление частотой потерь пакетов в процессе передачи данных
4.4.2 Работа системы борьбы с перегрузкой в области малых значений управляющего параметра.
4.4.3 Работа системы борьбы с перегрузкой при изменении пропускной способности канала передачи данных.
4.5 ВЫВОДЫ
ВНЕДРЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАБОТЫ
V ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Впервые разработанный рекурсивный алгоритм обращения дискретного аналога нелинейного интегрального оператора Урысона. Математическая и имитационная модели системы борьбы с перегрузкой в виртуальном канале связи, которые используют эффективный механизм регулирования скорости передачи данных, обеспечивающий более рациональное использование свободного сетевого ресурса, чем в существующих протоколах связи транспортного уровня 1Рсетсй. СТРУКТУРА И ОБЪЕМ РАБОТЫ. Текст диссертационной работы состоит из введения, четырех глав, результатов внедрения, заключения и списка литературы. В первой главе дан обзор существующих методов компенсации нелинейных эффектов в системах обработки информации. Детально рассмотрены известные методы линеаризации усилителей мощности, а также методы управления перегрузкой в 1Рсетях. Здесь даны характеристические оценки существующим подходам, обозначены их достоинства и недостатки, приведены решаемые ими задачи, а также сформулирована задача диссертационной работы. Во второй главе осуществляется выбор математического аппарата для моделирования нелинейных систем. Производится сравнительный анализ нескольких математических моделей и выносится объективное решение в пользу оператора Урысона и его дискретного аналога. Доказывается возможность обращения выбранной модели, что является очень важным результатом, используемым при создании алгоритмов компенсации нелинейных эффектов в системах обработки и передачи информации. В третьей главе на основе дискретного аналога интегрального оператора Урысона разработана математическая модель высокочастотного широкополосного усилителя мощности, как устройства, которое вносит нелинейные искажения в сигнал основной полосы частот, а также построена математическая модель системы линеаризации этого усилителя с использованием обратной модели Урысона. В итоге представлены положительные результаты работы корректора нелинейных искажений, который уменьшает результирующие кросс и интермодуляционные помехи в каналах связи на выходе усилителя. В четвертой главе представлены результаты построения математической модели виртуального канала связи транспортного уровня 1Рсети, основанной . Урысона. Разработана математическая модель системы борьбы с перегрузкой в данном канале связи, которая использует обратную модель Урысона. Проводится имитационное моделирование разработанной системы борьбы с перегрузкой и ее сравнительный анализ с существующими решениями, которые используются для реальных протоколов связи 1Рсетей. ГЛАВА 1. Очевидно, что тип анализируемой системы, ее характеристики, входные воздействия и выходные результаты могут быть совершенно разными, как количественно, так и качественно. И это напрямую зависит непосредственно от той прикладной области, где эта система работает . V и виртуальный канал связи транспортного уровня в 1Рсети. Обе системы имеют вид черного ящика, модель которого необходимо воссоздать и использовать ее для коррекции характеристик реального устройства. В случае с усилителем мощности процесс компенсации нелинейных эффектов выражается в линеаризации данной системы обработки информации. Под термином линеаризация нелинейной системы здесь понимается процесс устранения нелинейных искажений, вносимых в выходной поток данных черного ящика. При рассмотрении канала передачи данных процесс коррекции нелинейных эффектов целесообразнее определить термином борьба с перегрузкой. В данном случае рассматривается период, когда сеть перестает справляться с доставкой данных вследствие превышения ее пропускной способности. Это является следствием того, что на промежуточных узлах сети возникают заторы, и сеть уходит в состояние сбоя. Скорость передачи данных при этом начинает уменьшаться, что характеризует собой другой род нелинейности по сравнению с усилителем мощности. В целом термины линеаризация и борьба с перегрузкой являются эквивалентными на множестве из двух систем компенсации нелинейных эффектов, рассматриваемых в диссертационной работе. Далее детально рассмотрены существующие методы линеаризации усилителей мощности и методы борьбы с перегрузкой в сетях с коммутацией пакетов.