Distributed multi-agent architecture for real-time wireless control networks of multiple plants

dc.creatorMartínez Castro, Diego
dc.creatorGonzález Potes, Apolinar
dc.creatorCrespo, Alfonso
dc.creatorMata Lopez, Walter Alexander
dc.creatorIbarra Junquera, Vrani
dc.creatorOchoa Brust, Alberto M.
dc.date.accessioned2019-09-05T21:01:55Z
dc.date.accessioned2022-09-22T18:46:23Z
dc.date.available2019-09-05T21:01:55Z
dc.date.available2022-09-22T18:46:23Z
dc.date.created2019-09-05T21:01:55Z
dc.date.issued2016-09-12
dc.identifier1873-6769 (en línea)
dc.identifier0952-1976 (impresa)
dc.identifierhttp://hdl.handle.net/10614/11053
dc.identifierhttps://doi.org/10.1016/j.engappai.2016.08.017
dc.identifier.urihttp://repositorioslatinoamericanos.uchile.cl/handle/2250/3458222
dc.description.abstractThis paper describes an interesting model architecture based on the tree topology, as well as its analysisthrough an associated validation method for control networks designed for low-rate wireless sensor andactuator networks (WSAN), consisting of multiple control loops closed over a wireless communicationnetwork, taking advantage of theflexible communications features of IEEE 802.15.4 protocol. The mainproblem to be addressed is the control of multiple or parallel plants, which should have an intelligent andflexible architecture based on multi-agent systems (MAS), that allows to add or remove new plants or nodesonline, without the need of reconfiguring the system, while maintaining temporal and functional restrictionsin the system. Important issues to consider in the research are tackled herein like topology, optimal staticrouting, end-to-end test analysis of the real-timeflows on the WSAN, real-time kernel with Earliest DeadlineFirst (EDF) scheduler, periodic and aperiodictasking models for the nodes, lightweight andflexible com-pensation-based control algorithms for WSAN that exhibit packet dropouts, and an event-triggered samplingscheme. Additionally, as example of an application in a simulation environment is presented, in which isintended to guarantee an optimal parallel fed-batch bioreactor operations model controlled over a WSAN,using a master–slave synchronization system as control strategy, obtaining an accurate end-to-end com-munication analysis of the proposed plant with Wireless Sensor and Actuator Networks
dc.languageeng
dc.publisherElsevier Ltd
dc.relation156
dc.relation11
dc.relation142
dc.relation56
dc.relationGonzález-Potes, A., Mata-López, W.A., Ibarra-Junquera, V., Ochoa-Brust, A.M., Martínez-Castro, D., Crespo, A. (2016). Distributed multi-agent architecture for real-time wireless control networks of multiple plants. Engineering Applications of Artificial Intelligence, 56 (11) 142-156. https://doi.org/10.1016/j.engappai.2016.08.017.
dc.relationEngineering Applications of Artificial Intelligence
dc.relationAbbas et al., 2012 Abbas, Z., Javaid, N., Khan, MA, Ahmed, S., Qasim, U., Khan, ZA, 2012. Análisis de simulación del modo IEEE 802.15.4 sin baliza a tasas de datos variables. En: Séptima Conferencia Internacional 2012 sobre Banda Ancha, Computación Inalámbrica, Comunicación y Aplicaciones (BWCCA), 12–14 de noviembre, págs. 46–52
dc.relationAkyildiz et al., 2002 IF Akyildiz , W. Su , Y. Sankarasubramaniam , E. Cayirci Redes de sensores inalámbricos : una encuesta Comput Netw. , 38 ( 4 ) ( 2002 ) , pp. 393 - 422
dc.relationAlur et al., 2011 R. Alur , A. D'Innocenzo , KH Johansson , GJ Pappas , G. Weiss Modelado compositivo y análisis de redes de control multi-hop IEEE Trans. Autom. Control , 56 ( octubre (10) ) ( 2011 ) , págs. 2345 - 2357
dc.relationAnta y Tabuada, 2010 A. Anta , P. Tabuada Para muestrear o no muestrear : control autoactivado para sistemas no lineales IEEE Trans. Autom. Control , 55 ( septiembre (9) ) ( 2010 ) , págs. 2030 - 2042
dc.relationAquino-Santos et al., 2013 R. Aquino-Santos , D. Martínez-Castro , A. Edwards-Block , AF Murillo-Piedrahita Redes de sensores inalámbricos para la vida asistida ambiental Sensors , 13 ( 2013 ) , págs. 16384 - 16405
dc.relationAraujo et al., 2011 Araujo, J., Anta, A., Mazo, M., Faria, J., Hernández, A., Tabuada, P., Johansson, KH, 2011. Control autoactivado sobre redes inalámbricas de sensores y actuadores, en: 2011 Conferencia internacional sobre computación distribuida en sistemas y talleres de sensores (DCOSS), 27–29 de junio, págs. 1–9
dc.relationAraujo et al., 2014 J. Araujo , M. Mazo , A. Anta , P. Tabuada , KH Johansson Arquitecturas de sistemas, protocolos y algoritmos para sistemas de control inalámbrico aperiódico IEEE Trans. Ind. Inform. , 10 ( febrero (1) ) ( 2014 ) , pp. 175 - 184
dc.relationAudsley et al., 1993 Audsley, N., Burns, A., Richardson, M., Tindell, K., Wellings, AJ, 1993. Aplicación de la nueva teoría de programación a la programación preventiva de prioridad estática. Softw. Ing. J.
dc.relationBaillieul y Antsaklis, 2007 J. Baillieul , PJ Antsaklis Desafíos de control y comunicación en sistemas en red en tiempo real Proc. IEEE , 95 ( enero (1) ) ( 2007 ) , págs. 9 - 28
dc.relationBoughanmi et al., 2008 Boughanmi, N., Song, Y., Rondeau, E., 2008. Sistema de control inalámbrico en red utilizando IEEE 802.15.4 con GTS. En: 2º Taller de Investigadores Junior sobre computación en tiempo real, 16-17 de octubre
dc.relationBuratti y Verdone, 2009 C. Buratti , Roberto Verdone Análisis de rendimiento del modo IEEE 802.15.4 sin baliza IEEE Trans. Veh. Technol. , 58 ( septiembre (7) ) ( 2009 ) , págs. 3480 - 3493
dc.relationBuratti, 2010 C. Análisis de rendimiento de Buratti del modo habilitado para baliza IEEE 802.15.4 IEEE Trans. Veh. Technol. , 59 ( mayo (4) ) ( 2010 ) , págs. 2031 - 2045
dc.relationCanbaz et al., 2014 Canbaz, B., Yannou, B., Yvars, PA, 2014. Prevención de conflictos de diseño en sistemas de diseño distribuidos compuestos de agentes heterogéneos. Ing. Appl. Artif. Intell. 28 (febrero), 142-154. 〈〉. (ISSN 0952-1976)
dc.relationCervin et al., 2003 A. Cervin , D. Henriksson , B. Lincoln , J. Eker , K. Arzen ¿Cómo afecta el tiempo de control al rendimiento? Análisis y simulación de tiempos usando Jitterbug y TrueTime Control Syst. IEEE , 23 ( junio (3) ) ( 2003 ) , pp. 16 - 30
dc.relationChaillet y Bicchi, 2008 Chaillet, A., Bicchi, A., 2008. Retraso en la compensación en sistemas controlados en red de conmutación de paquetes. En: 47ª Conferencia de IEEE sobre Decisión y Control, 2008. CDC 2008. 9–11 de diciembre, págs. 3620–3625
dc.relationChaari y Kamoun, 2011 L. Chaari , L. Kamoun Análisis de rendimiento del estándar IEEE 802.15.4 / ZigBee bajo restricciones en tiempo real En t. J. Comput. Netw. Commun. (IJCNC) , 3 ( septiembre (5) ) ( 2011 )
dc.relationChu et al., 2015 Chu, Y., Kosunalp, S., Mitchell, PD, Grace, D., Clarke, T., 2015. Aplicación del aprendizaje por refuerzo al control de acceso medio para redes de sensores inalámbricos. Ing. Appl. Artif. Intell. Parte A 46 (noviembre), 23–32. (〈〉) (ISSN 0952-1976)
dc.relationGelper et al., 2010 S. Gelper , R. Fried , CH Croux Predicción robusta con suavización de inviernos exponenciales y holt J. Pronóstico. , 29 ( 3 ) ( 2010 ) , págs. 285 - 300
dc.relationGervais-Ducouret, 2011 Gervais-Ducouret, S., 2011. Próxima generación de sensores inteligentes. En: 2011 IEEE Sensors Applications Symposium (SAS), 22–24 de febrero, págs. 193–196
dc.relationGommans et al., 2012 Gommans, TMP, Heemels, WPMH, Bauer, NW, van de Wouw, N., 2012. Control basado en la compensación para redes de comunicación con pérdida. En: American Control Conference (ACC), 2012, 27–29 de junio, págs. 2854–2859
dc.relationGunduzhan y Momtahan, 2001 E. Gunduzhan , K. Momtahan Algoritmo de ocultación de pérdida de paquetes basado en predicción lineal para voz codificada PCM IEEE Trans. Proceso de audio de voz. , 9 ( noviembre (8) ) ( 2001 ) , pp. 778 - 785
dc.relationGungor y Hancke, 2009 VC Gungor , GP Hancke Redes de sensores inalámbricos industriales : desafíos, principios de diseño y enfoques técnicos IEEE Trans. Ind. Electron. , 56 ( octubre (10) ) ( 2009 ) , págs. 4258 - 4265
dc.relationHespanha et al., 2007 JP Hespanha , P. Naghshtabrizi , Yonggang Xu Una encuesta de resultados recientes en sistemas de control en red Proc. IEEE , 95 ( enero (1) ) ( 2007 ) , pp. 138 - 162
dc.relationHu y Yan, 2008 S. Hu , W.-Y. Yan Estabilidad de los sistemas de control en red bajo una política de transmisión de paquetes múltiples IEEE Trans. Autom. Control , 53 ( agosto (7) ) ( 2008 ) , pp. 1706 - 1,711
dc.relationHyndman et al., 2008 R. Hyndman , rA Koehle , J. Ord , R. Snyder Pronosticar con suavización exponencial: el enfoque del espacio estatal Springer-Verlag , Berlín Heidelberg, Deblik, Berlín, Alemania ( 2008 )
dc.relationIbarra-Junquera et al., 2012 V. Ibarra-Junquera , SB Jorgensen , JJ Virgen-Ortíz , P. Escalante-Minakata , JA Osuna-Castro Siguiendo un modelo óptimo de operaciones de biorreactor por lotes Chem Ing. Proceso. , 62 ( 2012 ) , pp. 114 - 128
dc.relationJennic, 2013 Jennic 2013. Nota de aplicación, Cálculo de tasas de datos 802.15.4, JN-AN-1035
dc.relationKantamneni et al., 2015 A. Kantamneni , Brown , E. Laura , G. Parker , WW Weaver Encuesta de sistemas de múltiples agentes para el control de microrredes Ing. Appl. Artif. Intell. , 45 ( 2015 ) , págs. 192 - 203
dc.relationKoubaa et al., 2007 Koubaa, A., Cunha, A., Alves, M., 2007. Un mecanismo de programación de balizas de división de tiempo para las redes inalámbricas de sensores de árbol en racimo ieee 802.15.4 / zigbee. En: XIX Conferencia de Euromicro sobre sistemas en tiempo real, 2007. ECRTS '07, 4–6 de julio, pp. 125–135
dc.relationKoubâa et al., 2008 A. Koubâa , A. Cunha , M. Alves , E. Tovar TDBS : un mecanismo de programación de balizas de división de tiempo para redes de sensores inalámbricos de árbol de racimo ZigBee Syst en tiempo real. J. , 40 ( 2008 ) , págs. 321 - 354
dc.relationKuila y Jana, 2014 P. Kuila , PK Jana Algoritmos de agrupamiento y enrutamiento energéticamente eficientes para redes de sensores inalámbricos : enfoque de optimización de enjambre de partículas Ing. Appl. Artif. Intell. , 33 ( agosto ) ( 2014 ) , págs. 127 - 140 ISSN 0952-1976 〈〉
dc.relationKwak et al., 2005 BJ Kwak , NO Song , ME Miller Análisis de rendimiento del retroceso exponencial IEEE / ACM Trans. Netw. , 13 ( abril (2) ) ( 2005 ) , págs. 343 - 355 Ver registro en ScopusGoogle Scholar González et al., 2012 A. González , R. Aquino , W. Mata , A. Ochoa , P. Saldaña , A. Edwards Open-wiSe : una plataforma de red de sensores inalámbricos alimentados por energía solar Sensores , 12 ( 2012 ) , pp. 8 204 - 8.217
dc.relationGonzález et al., 2011 A. González , W. Mata , L. Villaseñor , R. Aquino , J. Simo , M. Chávez , A. Crespo μ DDS : un middleware para sistemas embebidos inalámbricos en tiempo real J. Intell. Robot. Syst. , 64 ( 3–4 ) ( 2011 ) , págs. 489 - 503
dc.relationLatré et al., 2006 B. Latré , P. Mil , I. Moerman , B. Dhoedt , P. Demeester , N. Dierdonck Rendimiento y análisis de demora de IEEE 802.15.4 no distribuido J. Netw. North Am. , 1 ( mayo (1) ) ( 2006 ) , pp. 20 - 28
dc.relationLauwens et al., 2010 B. Lauwens , B. Scheers , A. Van de Capelle Análisis de rendimiento de CSMA / CA no distribuido en redes inalámbricas Telecomunicación Syst. , 44 ( 1–2 ) ( 2010 ) , págs. 109 - 123
dc.relationLing y Lemmon, 2003 Ling, Q., Lemmon, MD, 2003. Compensación de abandono óptima en sistemas de control en red. En: 42ª Conferencia IEEE sobre Decisión y Control, 2003. Actas, vol. 1, 9–12 de diciembre, págs. 670–675
dc.relationLiu et al., 2011 Configuración de recipiente CG Liu , YH Lin , FW Bai Aging para fermentación continua de alta gravedad controlada por potencial redox J. Biosci. Bioeng , 111 ( enero (1) ) ( 2011 ) , pp. 61 - 66
dc.relationMahmood et al., 2014 D. Mahmood , ZA Khan , U. Qasim , MUS Naru , S. Mukhtar , MI Akram , N. Javaid Análisis y evaluación del período de acceso de contención de CSMA / CA ranurado para IEEE802.15.4 Proc. Comput Sci. , 34 ( 2014 ) , págs. 204 - 211
dc.relationMahmoud y Memon, 2015 MS Mahmoud , AM Memon Mecanismos de activación aperiódicos para sistemas de control en red Inf. Sci. , 296 ( 2 015 ) , pp. 282 - 306
dc.relationMartínez, 2009 Martínez, D., Balbastre, P., Blanes, F., Simo, J., Crespo, A., Análisis de programabilidad y evaluación del desempeño de WSAN. En: 30 ° Taller IFAC sobre programación en tiempo real y 4 ° taller internacional sobre software en tiempo real, Sociedad Polaca de Procesamiento de la Información (PTI), Mrągowo, Polonia, 2009, pp. 109-116
dc.relationMartínez et al., 2011 D. Martínez , A. González , F. Blanes , R. Aquino , J. Simo , A. Crespo Especificación formal y técnicas de diseño para redes inalámbricas de sensores y actuadores Sens. J. ( 2011 ) , págs. 1059 - 1077
dc.relationMartins y Jota, 2010 EC Martins , FG Jota Diseño de sistemas de control en red con compensación explícita por variaciones de retardo de tiempo IEEE Trans. Syst. Man Cybern. Parte C: Appl. Rev. , 40 ( mayo (3) ) ( 2010 ) , págs. 308 - 318
dc.relationMihajlov y Bogdanoski, 2011 B. Mihajlov , M. Bogdanoski Descripción general y análisis del rendimiento de las redes de sensores inalámbricas basadas en ZigBee En t. J. Comput. Appl. , 29 ( septiembre (12) ) ( 2011 )
dc.relationNayak y Stojmenovic, 2010 A. Nayak , I. Redes inalámbricas de sensores y actuadores Stojmenovic : algoritmos y protocolos para la coordinación escalable y la comunicación de datos, John Wiley & Sons, Inc. , Hoboken, Nueva Jersey, EE. UU. ( 2010 )
dc.relationPajic et al., 2011 Pajic, M., Sundaram, S., Pappas, GJ, Mangharam, R., 2011. La red de control inalámbrico: un nuevo enfoque para el control sobre las redes. IEEE Trans. Autom. Controlar
dc.relationPeng y Han, 2013 C. Peng , QL Han Un nuevo esquema de transmisión desencadenado por eventos y codiseño de control para sistemas de control de datos muestreados Autom. Control IEEE Trans. , 58 ( octubre (10) ) ( 2013 ) , págs. 2620 - 2626
dc.relationRamachandran et al., 2007 I. Ramachandran , AK Das , S. Roy Análisis del período de acceso de contención de IEEE 802.15.4 MAC. ACM Trans. Sens. Netw. , 3 ( marzo (1) ) ( 2007 ) Artículo 4
dc.relationRen et al., 2014 Z. Ren , P. Cheng , J. Chen , L. Shi , H. Zhang Programación dinámica de la potencia de transmisión del sensor para la estimación remota del estado Automatica , 50 ( abril (4) ) ( 2014 ) , pp. 1,235 - 1,242
dc.relationSaewong y Rajkumar, 2003 Saewong, S., Rajkumar, R., 2003. Escalado de voltaje práctico para sistemas RT de prioridad fija. Presentado en el 9º Simposio de aplicaciones y tecnología integrada y en tiempo real IEEE (RTAS 03), Washington, DC, EE. UU., 27-30 de mayo
dc.relationSaifullah et al., 2015 A. Saifullah , Xu You , Lu Chenyang , Chen Yixin Análisis de demora de comunicación de extremo a extremo en redes inalámbricas industriales IEEE Trans. Comput , 64 ( 1 de mayo (5) ) ( 2015 ) , págs. 1361 - 1374
dc.relationSeresht y Azmi, 2014 Seresht, NA, Azmi, R., 2014. MAIS-IDS: un sistema de detección de intrusos distribuidos que utiliza el enfoque AIS multiagente. Ing. Appl. Artif. Intell. 35 (octubre), 286–298 (ISSN 0952-1976), 〈〉
dc.relationSzerderkényi et al., 2002 G. Szerderkényi , NR Kristensen , KM Hangos , SB Jørgensen Análisis no lineal y control de un proceso de fermentación continuo Comput Chem Ing. , 26 ( 2002 ) , pp. 659 - 670
dc.relationTian y Levy, 2008 YC Tian , D. Levy Compensación por pérdida de paquetes de control en sistemas de control en red Inf. Sci. , 178 ( 1 de marzo (5) ) ( 2008 ) , págs. 1263 - 1278
dc.relationTian et al., 2012 GS Tian , F. Xia , YC Tian Compensación predictiva por demoras de red variables y pérdidas de paquetes en sistemas de control en red Comput Chem Ing. , 39 ( 2012 ) , pp. 152 - 162
dc.relationWang y Lemmon, 2009 X. Wang , MD Lemmon Sistemas de control de retroalimentación autoactivados con ganancia finita estabilidad IEEE Trans. Autom. Control , 54 ( marzo (3) ) ( 2009 ) , pp. 452 - 467
dc.relationWang y Yang, 2009 Wang, YL, Yang, GH, 2008. Compensación de abandono de paquetes para sistemas de control en red: un método de múltiples canales de comunicación. En: American Control Conference, 2008, 11–13 de junio, pp. 1973–1978
dc.relationWooldridge, 2009 M. Wooldridge Una introducción a los sistemas de múltiples agentes, John Wiley & Sons, LTD , Baffins Lane, Chichester (West Sussex), Inglaterra ( 2009 )
dc.relationXia et al., 2011 Xia, F., Vinel, A., Gao, R., Wang, L., Qiu, T., 2011. Evaluación de IEEE 802.15.4 para sistemas ciberfísicos. EURASIP J. Wirel. Commun. Netw. 2011, 14 (Corporación Editorial Hindawi)
dc.relationZhu et al., 2011 Zhu, Y., Tian, ​​XZ, Zheng, J., 2011. Análisis de rendimiento del algoritmo de retroceso exponencial binario para redes ad hoc móviles basadas en IEEE 802.11. En: 2011 IEEE International Conference on Communications (ICC), 5–9 de junio, págs. 1–6
dc.rightshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/openAccess
dc.rightsAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)
dc.rightsDerechos Reservados - Universidad Autónoma de Occidente
dc.sourcehttps://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0952197616301580
dc.titleDistributed multi-agent architecture for real-time wireless control networks of multiple plants
dc.typeArtículo de revista


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