本文關(guān)鍵詞：基于dSPACE網(wǎng)絡(luò)模型的AQM算法的FPGA實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：現(xiàn)如今，，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的越來(lái)越廣泛，隨之而來(lái)的問(wèn)題也不容小覷。網(wǎng)絡(luò)用戶大規(guī)模增加會(huì)造成網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)加大，直接導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁塞問(wèn)題的出現(xiàn)。為了解決這一問(wèn)題，關(guān)于主動(dòng)隊(duì)列管理算法的研究也越來(lái)越深入，目前已經(jīng)有很多控制領(lǐng)域的算法被引入了進(jìn)來(lái)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)擁塞有著很好的控制效果。但是算法越復(fù)雜就會(huì)占用更多的路由器硬件資源，影響網(wǎng)絡(luò)的性能。FPGA有著運(yùn)算速度快、片上資源豐富的優(yōu)點(diǎn)，因此研究將主動(dòng)隊(duì)列管理算法用FPGA硬件實(shí)現(xiàn)的方法很有意義。 本文從硬件實(shí)現(xiàn)控制算法的角度，主要研究了主動(dòng)隊(duì)列管理算法的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。結(jié)合了模糊控制理論和神經(jīng)元控制理論，設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)的模糊神經(jīng)元AQM算法，并且采用基于Nios II嵌入式軟核處理器的SoPC方案，在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了這種AQM算法。對(duì)網(wǎng)絡(luò)模型建模，設(shè)計(jì)了被控對(duì)象，驗(yàn)證了FPGA實(shí)現(xiàn)的AQM算法的控制效果，對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。主要完成的工作如下： 1．深入研究了網(wǎng)絡(luò)擁塞機(jī)制和多種AQM算法，并在神經(jīng)元控制和模糊控制的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了自適應(yīng)的模糊神經(jīng)元算法。 2．深入研究了多種FPGA開(kāi)發(fā)方案，選擇了基于NiosⅡ軟核的SoPC開(kāi)發(fā)方案將AQM算法用FPGA實(shí)現(xiàn)，主要包括硬件工程的設(shè)計(jì)和軟件工程的設(shè)計(jì)。 3．為了驗(yàn)證FPGA實(shí)現(xiàn)的AQM算法控制器的控制效果，根據(jù)TCP網(wǎng)絡(luò)的收發(fā)機(jī)制，應(yīng)用Matlab/Simulink將網(wǎng)絡(luò)建模，并下載進(jìn)入半實(shí)物仿真平臺(tái)dSPACE，作為控制器的被控對(duì)象。 4．解決了FPGA和dSPACE的串口通信問(wèn)題，搭建了閉環(huán)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，進(jìn)行了控制器的仿真實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明將AQM算法用嵌入式軟核的FPGA開(kāi)發(fā)方案實(shí)現(xiàn)是可行的，通過(guò)觀察網(wǎng)絡(luò)模型的瞬時(shí)隊(duì)列長(zhǎng)度變化的趨勢(shì)發(fā)現(xiàn)，控制器可以控制網(wǎng)絡(luò)模型穩(wěn)定工作，達(dá)到很好的控制效果，還對(duì)干擾有著一定的抑制作用。將AQM算法用FPGA實(shí)現(xiàn)，可以達(dá)到很好的控制效果，更好的解決網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)題，并且這種方案具有微型化、高可靠性和低成本等特性。
【關(guān)鍵詞】：AQM算法 模糊控制 神經(jīng)元控制 FPGA dSPACE
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP393.07;TN791
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-6
• 目錄6-9
• 第1章 緒論9-13
• 1.1 研究背景及意義9-10
• 1.2 研究現(xiàn)狀10-12
• 1.3 本文的研究?jī)?nèi)容以及章節(jié)安排12-13
• 第2章 預(yù)備知識(shí)13-23
• 2.1 主動(dòng)隊(duì)列管理算法介紹13-16
• 2.1.1 RED 算法13-14
• 2.1.2 BLUE 算法14-15
• 2.1.3 PID 算法15-16
• 2.2 模糊控制理論介紹16-19
• 2.2.1 模糊控制理論的產(chǎn)生及應(yīng)用16-17
• 2.2.2 模糊集合17
• 2.2.3 模糊隸屬度函數(shù)17-18
• 2.2.4 模糊控制規(guī)則18-19
• 2.3 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列 FPGA 簡(jiǎn)介19-21
• 2.3.1 FPGA 的發(fā)展與特點(diǎn)19
• 2.3.2 FPGA 芯片結(jié)構(gòu)19-20
• 2.3.3 FPGA 開(kāi)發(fā)板簡(jiǎn)介20
• 2.3.4 Nios II 嵌入式軟核處理器20-21
• 2.4 dSPACE 半實(shí)物仿真技術(shù)介紹21-22
• 2.4.1 dSPACE 半實(shí)物仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)21-22
• 2.4.2 dSPACE 半實(shí)物仿真系統(tǒng)的構(gòu)成22
• 2.5 本章小結(jié)22-23
• 第3章 AQM 算法的設(shè)計(jì)23-32
• 3.1 神經(jīng)元算法介紹23-25
• 3.2 模糊控制神經(jīng)元算法的設(shè)計(jì)25-29
• 3.2.1 模糊神經(jīng)元算法的構(gòu)成25
• 3.2.2 模糊控制器的設(shè)計(jì)25-29
• 3.3 本章小結(jié)29-32
• 第4章 AQM 算法的 FPGA 實(shí)現(xiàn)32-50
• 4.1 控制器設(shè)計(jì)方法選擇32-35
• 4.1.1 全硬件的 FPGA 實(shí)現(xiàn)方案32-33
• 4.1.2 基于 NiosⅡ軟核的 FPGA 實(shí)現(xiàn)方案33-35
• 4.2 FPGA 硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)35-40
• 4.2.1 NiosⅡ處理器設(shè)計(jì)35-39
• 4.2.2 PLL 鎖相環(huán)設(shè)計(jì)39-40
• 4.3 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)40-43
• 4.3.1 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)40
• 4.3.2 UART 串口的軟件設(shè)計(jì)40-43
• 4.3.3 AQM 算法的軟件設(shè)計(jì)43
• 4.4 在 FPGA 中實(shí)現(xiàn)神經(jīng)元算法的設(shè)計(jì)43-44
• 4.5 在 FPGA 中實(shí)現(xiàn)模糊神經(jīng)元算法的設(shè)計(jì)44-47
• 4.6 調(diào)試與下載47-48
• 4.7 本章小結(jié)48-50
• 第5章 網(wǎng)絡(luò)模型的實(shí)現(xiàn)以及控制效果驗(yàn)證50-68
• 5.1 擁塞控制系統(tǒng)流模型50-52
• 5.2 擁塞控制系統(tǒng)流模型的 Matlab 實(shí)現(xiàn)52-55
• 5.2.1 Simulink 的簡(jiǎn)單介紹52-53
• 5.2.2 Simulink 環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)模型的實(shí)現(xiàn)53-55
• 5.3 基于 dSPACE 的實(shí)時(shí)仿真平臺(tái)的搭建55-56
• 5.4 神經(jīng)元算法的仿真實(shí)驗(yàn)56-64
• 5.4.1 神經(jīng)元算法的參數(shù)調(diào)節(jié)56-59
• 5.4.2 神經(jīng)元控制器的超調(diào)實(shí)驗(yàn)59-61
• 5.4.3 神經(jīng)元控制器的魯棒性實(shí)驗(yàn)61-64
• 5.5 模糊神經(jīng)元控制器的仿真實(shí)驗(yàn)64-67
• 5.6 本章小結(jié)67-68
• 第6章 總結(jié)和展望68-70
• 全文總結(jié)68
• 研究展望68-70
• 參考文獻(xiàn)70-74
• 作者簡(jiǎn)介及在學(xué)期間科研成果74-76
• 作者簡(jiǎn)介74
• 科研成果74-76
• 致謝76

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 黃翌,徐佩霞;采用FPGA的BLUE網(wǎng)關(guān)的實(shí)現(xiàn)[J];電子技術(shù);2005年04期

2 齊建玲;莊士霞;;基于FPGA的模糊PID控制器的設(shè)計(jì)[J];北華航天工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2011年01期

3 蘇宏志;高文華;;基于dSPACE實(shí)時(shí)仿真的無(wú)刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)[J];機(jī)電工程;2007年04期

4 田大新;劉衍珩;李賓;吳靜;;基于Hebb規(guī)則的分布神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)算法[J];計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào);2007年08期

5 張少博;李鋼;康軍;;基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)督控制的擁塞控制算法研究[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2010年02期

6 姚夢(mèng)凱;黃文君;譚平;;采用自適應(yīng)神經(jīng)元的隨機(jī)指數(shù)標(biāo)記策略[J];計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究;2011年01期

7 秦緒平,譚國(guó)俊;模糊控制理論的發(fā)展應(yīng)用與展望[J];控制工程;2005年S2期

8 王萍;陳虹;楊曉萍;;動(dòng)態(tài)矩陣主動(dòng)隊(duì)列管理算法[J];控制理論與應(yīng)用;2010年08期

9 余義斌;曹長(zhǎng)修;李昌兵;;基于神經(jīng)模型預(yù)測(cè)控制的主動(dòng)隊(duì)列管理算法[J];控制與決策;2006年09期

10 楊曉萍;鄭楠;陳虹;王亞軍;;主動(dòng)隊(duì)列管理算法的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列硬件實(shí)現(xiàn)方案[J];吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版);2013年02期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 王萍;主動(dòng)隊(duì)列管理的滾動(dòng)優(yōu)化控制研究[D];吉林大學(xué);2011年

2 楊歆豪;基于控制理論的網(wǎng)絡(luò)擁塞控制中的若干算法研究[D];南京理工大學(xué);2010年

3 王煥清;幾類隨機(jī)非線性系統(tǒng)的自適應(yīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制[D];青島大學(xué);2013年

  本文關(guān)鍵詞：基于dSPACE網(wǎng)絡(luò)模型的AQM算法的FPGA實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：385706