现场总线技术揭秘工业网络系统的感知-传输-控制一体化之谜
在工业网络系统的设计与实现中，感知-传输-控制一体化是提升系统协同效能和智能化水平的关键。这种一体化设计不仅需要解决传统独立分离设计所面临的问题，还要应对新的挑战，如资源受限条件下的异构终端融合、复杂多变的通信环境以及网络环境下信息和控制交互耦合等。
为了克服这些挑战，我们首先需要清晰地表示感知、传输和控制三者之间相辅相成、相互制约的耦合关系。这要求我们综合利用控制、通信、感知理论，将控制优化理论与通信网络设计方法相结合，形成具有自适应于系统动态和网络能力的新一代工业网络系统。
本文围绕“感知-传输-控制一体化”框架，在简述了工业网络系统内涵和主要特征后，分析了这一领域面临的挑战及其进展。具体而言，我们从非理想通信下异构网络分布式融合估计、面向感知和控制的适变传输，以及在恶劣工业环境下的复杂系统协同控制等三个方面进行了探讨。
为了实现工业网络系统中的联合设计，本文提出了一个分层架构。在这个架构中，每个簇部署一个边缘估计终端，它们负责对原始感知数据进行预处理并进行信息转发。此外，这些边缘估计终端通过边缘计算技术进一步过滤冗余信息，从而提高感知精度，并将局部估计值发送到融合中心。这样的分层结构能够最小化总代价，并支持自适应资源调度与联合控律。
随着跨学科研究不断深入，一体化设计将继续推动Industrial Internet（II）时代技术发展，为促进生产过程智能化提供强有力的技术支撑。本文旨在为这一前景指明方向，并期望激发更多研究者的兴趣，以便共同探索Industrial Internet未来的可能性。
