题目:无线网络化控制系统:简要介绍及最新进展
作者:刘晚春,李永会
作者单位:悉尼大学电气与信息工程学院
链接网址:
http://www.gkzdh.cn/article/doi/10.13272/j.issn.1671-251x.18229
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论文贡献点
1)深入探讨了无线网络化控制系统(WNCS)的最新进展。
2)重点介绍了控制系统设计和无线通信的创 新方法如何应对WNCS面临的挑战。
3)全面概述了WNCS当前状态及其未来发展方向。
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。
论文架构
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
作者介绍
李永会,教授,悉尼大学电气与信息工程学院无线工程实验室主任、教授,IEEE研究员,AAIA会士,《工矿自动化》杂志主编。澳大利亚信号处理领域领导者,科睿唯安™ 高被引科学家,斯坦福/爱思唯尔全球前2%科学家,AI2000物联网(IoT)最具影响力学者。获澳大利亚研究委员会(ARC)伊丽莎白二世女王奖学金、ARC未来奖学金、iAward国家优异奖。目前研究领域是无线通信。曾任《IEEE transactions on communications》《IEEE transactions on vehicular technology》编辑,以及《IEEE JSAC》《IEEE IoT Journals》《IEEE Communications Magazine》等IEEE期刊的客座编辑。多次获会议最佳论文奖。完成著作1部,在IEEE主要期刊上发表了300多篇论文,在IEEE重要会议上发表了200多篇论文。文献被引用2万多次。
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]. 工矿自动化,2025,51(1):1-10.
LIU Wanchun, LI Yonghui. Wireless networked control systems: an overview and recent developments[J]. Journal of MineAutomation,2025,51(1):1-10.