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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
无线网络化控制系统:简要介绍及最新进展
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  • 作者

    刘晚春 李永会

  • 单位

    悉尼大学电气与信息工程学院

  • 摘要
    无线网络化控制系统(WNCS)将无线通信技术与控制系统深度融合,成为物联网(IoT)、工业物联网(IIoT)及触觉互联网(TI)的重要组成部分。系统性地讨论了WNCS的基本架构、关键组成和主要性能指标,并深入分析了应对延迟、数据包丢失和能耗等挑战的先进控制算法,包括模型预测控制(MPC)、鲁棒控制、自适应控制及基于事件触发的控制(ETC)。总结了WNCS最新研究进展,如延迟、数据速率和可靠性之间的权衡,带有可变数据包长度的无线反馈控制,无编码数据传输,最优下行-上行调度,实时远程估计与混合自动重传请求(HARQ),空中计算与优化,远程状态估计的稳定性条件,深度学习联合估计-控制-调度。展望了WNCS未来发展方向,如5G、边缘计算和人工智能(AI)技术在WNCS中的应用,包括跨层设计、资源优化和安全性增强。研究旨在提供系统全面的技术指导和设计理念,以推动WNCS在工业自动化、智能基础设施等领域的广泛应用。
  • 关键词

    无线网络化控制系统模型预测控制网络物理系统工业物联网无线通信控制系统

  • 文章目录


    0 引言
    1 WNCS简介
    1.1 定义与概述
    1.2 历史背景与演进
    1.3 关键应用及行业影响
    2 WNCS基本概念与架构
    2.1 WNCS基本组成
    2.2 WNCS通信协议
    2.3 WNCS中的系统模型
    2.4 WNCS中的性能指标
    3 WNCS的设计与实现
    3.1 MPC算法
    3.2 鲁棒控制算法
    3.3 自适应控制算法
    3.4 ETC算法
    4 WNCS的挑战
    4.1 通信挑战
    4.2 控制挑战
    4.3 能源限制
    5 前沿研究
    5.1 延迟、数据速率和可靠性之间的权衡
    5.2 带有可变数据包长度的无线反馈控制
    5.3 无编码数据传输
    5.4 最优下行-上行调度
    5.5 实时远程估计与混合ARQ
    5.6 空中计算与优化
    5.7 远程状态估计的稳定性条件
    5.8 深度学习联合估计-控制-调度
    6 未来工作
    7 结论
  • 引用格式
    刘晚春,李永会.无线网络化控制系统:简要介绍及最新进展[J/OL].工矿自动化,1-9[2025-01-13].https://doi.org/10.13272/j.issn.1671-251x.18229.
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