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本文围绕主动队列管理算法的研究热点，在“利用数学模型评价RED算法的性能”和“设计基于控制论的AQM新算法”两方面做了深入地研究。提出了利用扩充的排队模型评价RED算法在非响应业务流量下性能的分析方法；设计了一组新的具有响应速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好等特点且能用于大时滞(时延)网络环境的基于PI或PID控制器的AQM算法(简称AQMPI或AQMPID算法)；给出了AQMPI算法的稳定区域及稳定区域与网络特征参数之间的关系。
1)针对非响应业务流量约占Internet业务流量的70﹪-80﹪，且不能响应RED算法丢包信号的事实，本文提出了利用扩充的排队模型评价RED算法在非响应业务流量下性能的分析方法。本文分别建立了两个嵌入RED算法的扩充排队系统GI/M/1/N和GIX/M/1/N；获得了这些排队系统稳态时队列长度的概率分布，以及利用队列长度的概率分布计算RED算法的丢包率、链路利用率、队列长度的均值和方差等性能评价指标的方法；并在此基础上评价了RED算法在IP包到达路由器的间隔时间分别服从重尾Weibull分布或Pareto分布时的性能。评价结果不仅同其它研究人员的模拟或实验结果一致，也与我们自己的模拟结果一致。
2)针对Hollot设计的第一个基于PI控制器的AQM算法响应速度慢和抗干扰能力弱的缺点，本文采用三种更精细的PI控制器设计技术，设计了三个新的具有响应速度快、抗干扰能力强(即对TCP短流和UDP流等非响应业务流量有良好的控制能力)、鲁棒性好等特点且能用于大时滞网络环境的AQMPI算法。这些算法分别是：幅值裕度和相角裕度与网络特征参数(RTT、通过瓶颈链路的TCP连接数和瓶颈链路的容量)无关的AQMPI算法GPM-PI；具有最小时间加权平方误差积分(ISTE)的AQMPI算法ISTE-PI；基于AQMPI算法稳定区域的弹性(resilient)AQMPI算法RES-PI。
3)针对现有AQMPID算法在响应业务流量下的性能很好，但抗干扰能力较弱(即在非响应业务流量下的性能不好)的不足，本文采用具有抗干扰能力的PID控制器设计技术，设计了一个具有最小平方误差积分(ISE)及指定幅值裕度和相角裕度的AQMPID算法ISE-GPM-PID。模拟实验表明该算法响应速度快、抗干扰能力强、鲁棒性好且能用于大时滞网络环境。
4)为了从理论上刻画AQMPI算法的稳定性，本文给出了AQMPI算法的稳定区域及稳定区域与网络特征参数之间的关系；同时指出存在无穷多个使路由器队列稳定的AQMPI算法，且当PI控制器的参数取值于稳定区域中心时，对应AQMPI算法的性能最好。