无线网络化控制系统研究面临的挑战
不同于控制专用网络如CAN和DeviceNet等，普通无线通信网络的数据传输基于所谓“介质接入控制”协议（Medium Access Control, 或简称 MAC），无线节点何时能够获得介质（即无线信道）的使用权往往基于某种随机算法，因而数据传输的实时性难以保证；另外，由于较之于有线传输，无线环境中变化因素较多，也会导致更多的数据传输失败或不完整。而实时和可靠是大多数控制系统的基本要求。因而，依托无线通信网络进行控制系统中相关数据传输的无线网络化控制系统研究的首要挑战就在于解决无线通信的非实时、不可靠的现实和控制系统的实时、可靠的要求之间的矛盾[1], [2] 。
例如，在无线连通的移动机器人系统应用于过程控制的场景中，一方面多个机器人需要竞争性使用无线信道，因而机器人的数据传输的实时性无从保证；另一方面，因为工厂环境的复杂性，如障碍物的存在或其他设备对无线信道的干扰，移动机器人依托无线通信网络所进行的数据传输的可靠性也无从保证。而工业生产中对控制的实时性和精密性往往有极高的要求，因而如何解决这一矛盾就成为无线化的移动机器人系统在工业推广中面临的一项关键挑战。
不同于工业生产中所要求的精确性，在某些无线网络化控制系统应用的所谓间接领域，如智能家居和智慧城市等领域，对系统控制的实时性和精确性的要求可能较为宽松（这也是区分无线网络化控制系统的直接和间接应用的部分依据），因而上述的矛盾也就可能较为容易解决。然而，这些智能系统的实施依然关键性的依赖无线通信网络达成某种控制性能，只要该类系统存在较高的实时性和精确性等的要求的可能性（而这一点随着技术进步和要求提高很有可能会成为现实），无线网络化控制系统的研究仍将对之大有裨益。
参考文献
- [1]S. Hattori, K. Kobayashi, H. Okada, and M. Katayama, “On– Off Error Control Coding Scheme for Minimizing Tracking Error in Wireless Feedback Control Systems,” IEEE Trans. Ind. Inform., vol. 11, no. 6, pp. 1411–1421, Dec. 2015.
- [2]M. Pajic, S. Sundaram, G. J. Pappas, and R. Mangharam, “The Wireless Control Network: A New Approach for Control Over Networks,” IEEE Trans. Autom. Control, vol. 56, no. 10, pp. 2305–2318, Oct. 2011.