如何将工业网络系统的感知-传输-控制一体化实现探讨两种常见现场总线技术的挑战与进展
如何将工业网络系统的感知、传输和控制功能融合为一体？这项任务面临着多重挑战，包括异构终端的融合难度、复杂通信环境中的时间确定性与可靠性要求，以及在网络环境下的信息交互耦合问题。为了克服这些困难，我们必须深入理解感知、传输和控制三者的相互作用，并采用综合性的方法，将控制优化理论与通信网络设计相结合，以实现自适应于系统动态和网络能力的新型工业网络系统。
要实现这一目标，我们需要重新思考现有的设计方法，并探索新的技术来支持实时可靠的泛在通信以及敏捷精确的协同控制。在本文中，我们将简述工业网络系统的一般特征，然后分析“感知-传输-控制一体化”所面临的问题，从非理想通信条件下的异构网络分布式融合估计、面向感知和控制的适变传输，以及复杂系统协同控制等三个方面综述国内外研究进展。
我们提出了一个分层架构，用于实现联合设计，该架构包括边缘估计终端、中间层以及融合中心。这种架构能够减少能量消耗和资源浪费，同时提高信息交互的可靠性和实时性。这不仅可以最小化感知-传输-控制总代价，还可以进行自适应资源调度与控制律等联合设计。
随着交叉学科领域如计算科学、智能制造等领域快速发展，“感知-传输-控制一体化”范式也会不断进步。未来，通过优化各个环节以实现工业系统优化，将成为一个重要研究方向，而工业网络系统则将在生产过程中扮演越来越重要角色。