Radio-Quality-Aware Model Predictive Control for Industrial Wireless Control Networks

2026

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/jsan15040057
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

Industrial wireless sensor and actuator networks are increasingly used in closed-loop control systems. In such systems, packet dropout, channel degradation, and communication delay can deteriorate tracking performance. This paper proposes a Radio-Quality-Aware Model Predictive Control (MPC) strategy for an industrial conveyor drive system operating under time-varying wireless communication conditions. Unlike classical MPC, the proposed controller incorporates radio-channel information, including the signal-to-interference-plus-noise ratio (SINR), packet error rate (PER), and network-induced delay, into the predictive control formulation, thereby adapting the control action to degraded communication conditions. In the MATLAB simulations, an industrial load torque profile based on sensor-measured signals was used, and the wireless communication scenario was divided into three regions representing favorable, moderately degraded, and severely degraded conditions. The results demonstrate that the proposed MPC maintains the angular speed closer to its reference value than the classical MPC, particularly under severe degradation when the SINR decreases to 5 dB. Compared with the classical MPC, the proposed Radio-Quality-Aware MPC reduces the integral of absolute error (IAE) by approximately 90.6%, the root mean square error (RMSE) by 91.4%, the maximum absolute tracking error by 92.7%, and the input variation index by 67.2%, while maintaining a comparable level of control energy. Overall, these results demonstrate that the proposed Radio-Quality-Aware Model Predictive Control framework improves tracking accuracy, actuator smoothness, and system robustness in industrial wireless control applications.