工业网络系统的感知-传输-控制一体化挑战与进展像一位精明的管家用can总线巧妙地协调每一次数据交换
工业网络系统:融合控制与信息通信的动态体。这种系统将自动控制技术、计算机技术和通信网络技术高度结合,通过网络实现了信息系统与物理过程的协同,以达到生产最优化、流程简化和效率最大化,对促进工业制造数字化、网络化和智能化发展至关重要。工业网络系统集成了感知、适变传输和协同控制功能,具有结构网络化、现场控制以及功能分散等优势,是实现工业信息物理系统智能互联的核心。但是,感知-通信-控制一体设计面临挑战,如资源受限终端融合难题、复杂环境下的时间确定性与可靠性要求高,以及在网络环境下的信息交互耦合问题等。为了应对这些挑战,我们需要综合利用理论,结合控制优化与通信设计方法,为形成自适应于系统动态和能力的新型工业网而努力。此外,要实现一体设计,我们必须清晰表达三者之间相辅相成且相互制约的耦合关系,以揭示三者的相互作用并提升整体性能。本文围绕一体框架分析了“感知-传输-控制一体”面临的问题,并从异构分布式融合估计到适变传输再到复杂协同控,此外还探讨了国内外研究现状及进展。
如何实现联合设计?传统上,控制理论假设完美通信或符合特定模型,而通信理论则主要关注快速可靠地发送数据,不考虑内容用途。这导致独立分离设计限制了整体性能提升。在恶劣环境下,一些状态不可测,或部分信息丢失影响性能问题出现。联合设计成为有效途径。
本文初步探索了一种感知-通讯-控的一体模式,提出了如图所示的分层架构底层部署边缘估算终端,对原始数据预处理并转发目的是减少能量消耗提高交互可靠性各簇部署边缘估算终端中间层利用边缘计算去除冗余提取局部值向中心汇报基于此可以最小总代价开展自适应调度
感知通讯控的一体使得每个环节为另一提供支撑以提升协同能力目前研究尚处探索阶段随着学科快速发展,将得到快速发展新的范式会涌现应用范围扩大通过优化学各环节来实现优化将成为方向!