工业现场总线的秘密揭开一体化系统的面纱
工业网络系统的感知-传输-控制一体化：挑战与进展
在数字化转型和智能制造的浪潮中，工业网络系统（Industrial Network System, INS）作为信息物理融合的核心，承担着重要作用。INS不仅集成了自动控制、计算机技术、通信网络技术等多学科知识，而且还实现了信息系统与工业物理过程的协同，为生产过程提供了实时数据采集、精确决策和高效执行。
然而，在实际应用中，感知-传输-控制三者的结合并非易事。首先，对于资源受限条件下的异构终端，其融合难度较大；其次，复杂多变的通信环境对时间确定性和传输可靠性提出了更高要求；再者，在网络环境下信息与控制交互耦合的问题也需要深入研究。
为了应对这些挑战，我们提出了一种新的设计思路，即将控制优化理论与通信网络设计方法相结合，以形成具有自适应能力的一代工业网络系统。在这种设计中，我们必须清晰地表示感知、传输和控制之间相辅相成、相互制约的耦合关系，为揭示三者间相互作用以及提升整体性能奠定基础。
本文围绕“感知-传输-控制一体化”框架，从简述内涵及主要特征开始，然后分析面临的问题，并最后探讨解决方案。我们提出了一种分层架构，其中底层部署边缘估计终端负责预处理原始感知数据，并通过边缘计算技术进行信息过滤，以提高感知精度。此外，我们还提出了联合设计方法，以最小化总代价并开展资源调度与控制律等联合研究。
随着跨学科领域不断发展，“感知-传输-控制一体化”范式将会不断演进，而协同优化 控制方法也将变得更加丰富。这对于推动工业制造智能化发展具有重要意义，同时也为未来的研究方向指明了方向。