现场总线技术论文工业网络系统的感知者传输者和控制者的协同进化挑战与胜利之旅
工业网络系统：融合控制与信息通信的智慧体。这种系统通过高度集成自动化技术、计算机技术和通信网络技术，实现了生产过程与信息系统的协同效应，促进了制造业的数字化转型和智能化升级。它具备一体化感知、传输和控制功能，展现出结构网络化、现场控制和功能分散等优势，为构建工业信息物理系统提供关键支撑。不过，这种一体化设计面临诸多挑战，如异构终端融合难度大、复杂通信环境下的时间确定性与可靠性要求高以及网络环境下交互耦合问题等。
为了克服这些挑战，我们必须深入理解感知-传输-控制三者的相辅相成关系，并利用控制优化理论与通信网络设计方法进行综合应用，以创造自适应于动态变化的新型工业网络系统。本文基于此框架，对“感知-传输-控制一体化”提出了分析框架，并从非理想通信条件下的异构分布式融合估计、适变传输策略以及复杂环境下的协同控制三个方面综述了国内外研究现状。
图1展示了一体化框架。在这个框架中，我们探讨如何将传统的独立设计模式转变为联合设计方法，以解决在恶劣工厂环境中的状态不可测及信息丢失问题。此外，本文提出了一种分层建筑（如图2所示），包括边缘估计终端、中间层边缘计算节点，以及融合中心。这使得我们能够最小化总代价并开展资源受限自适应调度与控制律联合设计。
通过这一体制，我们可以实现实时、高效且可靠的数据交换，从而提升协同能力。随着跨学科领域不断发展，“感知-传输-控制一体化”范式将不断演进，其应用范围也将扩大，最终成为推动工业生产智能革新的关键驱动力。
