面向工业物联网的无线网络化控制最优下行-上行调度

本文研究一个由待控动态系统（即被控对象）、传感器、执行器以及远程控制器组成的无线网络化控制系统（WNCS），用于任务关键的工业物联网（IIoT）应用。WNCS有两类无线传输，即传感器向控制器的测量传输以及控制器向执行器的指令传输。本工作中，我们考虑实用的半双工控制器，这为WNCS引入了一个新颖的传输调度问题。频繁调度传感器传输可在控制器处获得更好的被控对象状态估计，从而提高控制指令质量，但会导致对被控对象控制的不频繁/不及时。因此，从被控对象平均代价函数的总体控制性能考虑，传感器与控制器传输之间存在根本的权衡。我们建立了一个新的优化传输调度策略以最小化长期平均代价函数的问题。我们推导了存在平稳确定性最优策略且使平均代价有界的充要条件，该条件由传感器到控制器和控制器到执行器信道的传输可靠性给出。此外，我们推导了一个易于计算的次优策略，与朴素的轮换调度策略相比，显著降低了被控对象的平均代价。