Síntese de compensador anti-windup estático para sistemas com atraso : aplicação ao controle de congestionamento de redes TCP

AUTOR(ES)

Trein, Guilherme Maximiliano

DATA DE PUBLICAÇÃO

2010

RESUMO

O presente trabalho é divido em duas partes. Na primeira parte faz-se uma revisão das recentes técnicas de controle empregadas no controle de congestionamento de redes TCP/IP. Em particular, será estudo o controle de congestionamento chamado AQM (Active Queue Management), quando este emprega o descarte seletivo de pacotes em uma fila de um roteador congestionado. Esta modalidade de gestão de fila é chamada RED (Random Early Detection), e tem sido objeto de pesquisa nos últimos anos na literatura que trata de redes e telecomunicação. Será visto que, nesta aplicação, o sinal de controle determina a probabilidade de descarte a que os pacotes na fila do roteador estão sujeitos. Esta probabilidade pode ser determinada por um controlador PI, em função dos estados do sistema, i.e. a taxa de transmissão do fluxo de dados, e o tamanho da fila do roteador. Como a probabilidade de descarte não pode assumir qualquer valor real, a entrada do sistema está sujeito à saturação, o que muitas vezes é a causa de perdas de desempenho e pode levar o sistema à instabilidade. Em particular, se o sistema apresenta atrasos nos estados e nas entradas (como será apresentado, é o caso de redes TCP/IP) a saturação pode ser ainda mais severa em seus efeitos sobre o sistema. Pesquisadores de controle de processos vem desenvolvendo metodologias para dirimir esses efeitos negativos da saturação em sistemas com atraso. Dentre elas, a síntese de compensadores anti-windup merece destaque pela sua aplicabilidade na indústria de processos. Dessa forma, na segunda parte deste trabalho, propõe-se a síntese de um compensador anti-windup estático para sistemas lineares de tempo contínuo com atraso incerto de forma a minimizar eventuais efeitos por perturbações. As técnicas de síntese consideram funcionais de Liapunov-Krasovskii e uma condição de setor generalizada na obtenção de condições suficientes para a estabilidade entrada-estado do sistema em malha fechada, sujeito ou não a perturbações limitadas em norma L2. Tem-se por objetivo igualmente manter um certo nível de performance da saída do sistema (tamanho da fila do roteador). As condições obtidas são dependentes do atraso que é desconhecido, mas contido dentro de um intervalo. Com o objetivo de avaliar o desempenho da solução proposta, será utilizado um software simulador de redes, o NS-2, desenvolvido especialmente para simulação de redes de dados. Neste simulador, alguns dos resultados teóricos da literatura serão implementados, como a lei de controle do descarte de pacotes em um roteador de dados com tráfego congestionado. Esta implementação permitirá a avaliação de metodologias de síntese de compensadores de anti-windup em um mesmo ambiente.

ASSUNTO(S)

anti-windup engenharia elétrica delayed systems disturbance aqm/red tcp/ip networks tcp udp network simulator 2

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