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

2026

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/jsan15040057
Достоверность данных 70 средняя
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

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.