工业物联网无线网络化控制系统中的时延、速率与可靠性权衡
信息论
2024-10-30 v1 系统与控制
系统与控制
math.IT
摘要
无线网络化控制系统（WNCSs）为工业物联网（IIoT）提供了关键使能技术。然而，在 WNCSs 的文献中，多数研究聚焦于控制视角，并采用了过度简化的无线通信模型，未能刻画实际无线通信系统的关键参数，如时延、数据速率与可靠性。本文关注一个 WNCS，其中控制器通过无线信道向远端执行器发送量化并编码的控制码字，并采用详细刻画相互关联通信参数的无线通信系统模型。我们推导了 WNCS 的稳定性区域：当且仅当通信参数元组位于该区域内时，平均代价函数（即 WNCS 的性能度量）有界。我们进一步给出了稳定性区域为 -有界的充要条件，其中 为控制码字块长度。我们还分析了 WNCS 的平均代价函数。该分析并非平凡，因为有限比特控制信号量化器引入了非线性且不连续的量化函数，使性能分析十分困难。我们推导了平均代价函数关于时延、数据速率与可靠性的紧上下界。我们的分析结果为在稳定性区域内设计最优参数以最小化平均代价提供了重要见解。
引用
@article{arxiv.2007.00256,
title = {On the Latency, Rate and Reliability Tradeoff in Wireless Networked Control Systems for IIoT},
author = {Wanchun Liu and Girish Nair and Yonghui Li and Dragan Nesic and Branka Vucetic and H. Vincent Poor},
journal= {arXiv preprint arXiv:2007.00256},
year = {2024}
}
备注
Paper accepted by IEEE Internet of Things Journal