具有有限终端的通信网络的数据流模糊控制

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本文主要讨论了三个并行服务器排队网络的最优控制问题,系统目标是实现顾客的平均逗留时间最小。我们用模糊控制解决这个问题。通过仿真测试表明该控制器用来解决通信网络中数据流控制问题效果良好,该模糊控制器有较好的适应性,它具有深远的理论价值和广阔的应用前景。 我们讨论的问题可以用图(1)来表示。每一个小的时隙内至多允许一个顾客到达,并且到达的概率为ρ。缓存器中的顾客服务次序不相关,三个服务器的平均服务率不同,分别为u1,u2,u3。为了不失一般性,假设u1〉u2〉u3,现在所要解决的问题是确定最优策略,使顾客的平均逗留时间最小。 系统的状态可以用(x,y1,y2,y3)描述,这里x=0,1,2,…,它表示缓存器中顾客的数目,yi=1或0,它表示服务器i(i=1,2,3)是忙还是空闲,y(i)=1,表示第i个服务器忙,y(i)=0,表示第i个服务器空闲。系统的状态可以分为下列几种情况: 只h有限终端的通广网络的数据流模糊拧制 1)X二0,这时,不管系统是忙或是空闲,如果没有顾客在缓存器中排队,那 么就没有顾客被分配到任何服务器中去; 2)X)0,yi二0,服务器1空闲且缓存器中有顾客在排队,那么,就有一个顾 客在时隙的开始被分配到服务器1中去; 3)互川,叫叫,yZ=0,服务器1忙,服务器2空闲,且有顾客在缓存器中排 队,这时,·无论服务器3此时忙或是空闲,我们只需要考虑顾客是被分配到服 务器1或是服务器2,这种倩况需要我们着重考虑; 4)X>0,yi=l,yZ=1,y3二0,只有服务器3空闲,有顾客在缓存器中扫队, 顾客被分配到三个服务器中的哪一个,需要我们重点考虑: 5)X>0,yi叫,yZ叫,y3叫,这时,系统忙,即使有顾客在缓存器中排队, 也没有顾客被分配到服务器中去。 由以上的讨论可以知道,我们感兴趣的是第三种状态和第四种状态。 对于第三种状态:X>0,yi=1,yZ=0(y3=0或 y3=l),服务器二忙,服务器 2 空闲,且有顾客在缓存器中排队。这时,顾客有两种选择:①进入服务器2。② 等待,等服务器1空闲时,进入服务器1。顾客在这种情况下,不会被分配到服 务器3。显然,P值越大,排队越长,越容易决定分配一个顾客到服务器2中去。 那么,如何安排顾客做出选择来减少顾客的平均逗留时间呢?在这里,我们用摸.糊控制方法来解诀这个问题。 下面我们建立一个模糊规则库:排队顾客的数量X=0,l,2,3……和一个时 隙内有一个顾客进入缓存器的概率P作为模糊输入,将分配顾客到空闲的服务 器 2的诀策 d=0,l作为模糊输出。模糊输入 X和 P的论域分别是:[0,9]和 [0,6j。 为语刍变量X选取5个语占值:ZO,p,PM,PB,PVb.为语言变量P选取4个语 吉值:ZO,PS,PM,PB,模糊输出 d的论域是【0,fi。YES和 NO分别为 2和 0。 如果是YES,顾客将被分配到空闲的服务器2,否则继续等待。 棍糊条付语句可以描述如下: if r is ZO and p Is ZO then d is NO IZ xls ZO and pls pB then dls\。1 . 汁XkWBa“ph 叩 山*ndk仆S If x is PVB and p isPB then d ic YES # 只hhFq终端的通广呐络的数钳汰模糊拧制 下面我们确定模糊变量。和P作为模糊输入的用途。在P二0的特殊倩况下. 最优阈值应为: 【DJ二D_【 n$。。、二 ltyH*11(l)巴DD。】D D一 11 1ill 模糊控制过程描述如下:在每一个决策时刻,模糊逻辑控制器获取排队顾客数 /!11 ,—。。——一、;—L。,,,_。__、,*_/UZ_。,,_.__、. X和顾客到达率 P,X的比例因于为:卜卜 9/fi=----Ai一 11,P的比例因子为:KZ二6/ /1 (u l+uZ),分别把两个精确输入量模糊化,x与比例因子相乘所得的值为:KI*x,p 与比例因子相乘所得的值为:KZ扣;山隶属函数图可得到若干组模糊输人的语言值, X可取ZO,PS,PM,PB或PVB,P可取ZO,PS,PM或PB这时可以激活若干组模糊规则, 得到若干组模糊输出,模糊输出d(i)(i=l,2,…,m)取作S或NO即 1或m。回 为d是特殊的摸糊隶属函数,所以解模糊?
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