Joint design of control and power efficiency in wireless network...

这篇文章的标题为《无线网络控制系统中控制与功率效率的联合设计》（Joint design of control and power efficiency in wireless networked control system），它专注于如何在无线网络控制系统（WNCS）中平衡网络服务需求与控制性能之间的关系。无线网络控制系统是由分布在不同区域的现场设备（传感器、执行器和控制器）组成的，它们通过无线网络相互连接，以实现控制功能。WNCS在许多应用中具有显著的优势，包括在工业自动化、环境监测、智能交通系统等领域。 文章讨论了WNCS中存在的功率消耗、通信可靠性和系统稳定性问题。由于这些问题在WNCS中同时存在且相互依赖，许多在有线网络控制系统或无线网络中的研究成果不能直接应用于WNCS。为了解决这三个问题，采样周期被发现是连接这些问题的桥梁。文章提出了一种自适应采样功率效率算法，旨在管理功率消耗以满足网络寿命的需求。 在设计上，采样周期不是固定的，而是需要定期更新，其更新需要在满足网络可调度性和系统稳定性的约束条件下进行。为了应对采样周期变化带来的建模和控制复杂性，文章采用切换控制系统架构来模拟WNCS，并考虑了网络诱导延迟的影响。切换反馈控制器被引入以稳定WNCS，并讨论了稳定性条件以及更新采样周期的更新周期界限。 文章通过数值例子验证了所提出方法的有效性，这表明文章的研究成果具有理论和实际应用的双重价值。WNCS在设计时需要权衡各种因素，比如如何设计一个既能满足实时控制需求又能够节能的网络协议。针对此目标，文章所提出的联合设计方法为解决WNCS在实际应用中面临的困境提供了新的思路。 此外，文章的作者是Yan Wang和Zhicheng Ji，他们来自江南大学物联网工程系。他们的研究工作通过开放获取模式发表在Hindawi Publishing Corporation旗下的《Mathematical Problems in Engineering》期刊上，并获得了Creative Commons Attribution License的许可，这意味着该文章可以在任何媒体上自由使用、分发和复制，只要原作者的工作得到适当的引用。 在学术界，这篇论文的发表标志着无线网络控制系统设计领域一个新的研究方向的开启，即如何在保证控制性能的同时，实现更加高效和可持续的能源使用。在实践中，WNCS的应用正变得越来越广泛，从家庭自动化到复杂的工业控制系统，这些系统的设计都需要考虑到节能和效率问题。因此，对WNCS的控制和功率效率的联合设计的研究，对于未来的智能系统和可持续发展具有重要的意义。