工业网络系统的感知-传输-控制一体化挑战与进展通过can通信接口协议心灵沟通智慧并行
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,实现了信息系统与工业物理过程的协同,以达到生产优化、流程简化和效率最大化,对于推动工业制造的数字化、网络化和智能化发展至关重要。它们集成了感知能力、适应性传输以及协同控制,具有明显的结构网络化、现场控制和功能分散特点,是实现工业信息物理系统智能互联核心。
然而,这种一体设计面临诸多挑战,如资源受限终端难以融合,以及在复杂环境中保持时间确定性和高可靠性的传输需求。此外,在网络环境下,信息与控制交互耦合带来了额外挑战。
为了应对这些挑战,我们需要综合利用理论框架,将控制优化与通信设计相结合,形成能够自适应于系统动态变化及网络能力的一代新型工业网路。这要求我们清晰地表达感知-传输-控制三者的相辅相成关系,为揭示其间相互作用并提升整体性能奠定基础。
本文围绕一体框架,从内涵特征入手,对“感知-传输-控制一体”提出了分析,并从异构分布式融合估计、适变传输策略到复杂环境下的协同控制等方面,回顾了国内外研究现状及进展。
如何实现联合设计?过去,独立分离的设计约束了整体性能提升。然而,由于恶劣条件导致状态不可测或部分数据丢失,本文探索了一种新的解决方案——感知-通信-控制的一体设计,并提出了一种基于图2所示分层架构来降低能量消耗和冲突概率,同时提高实时性。
此架构使得感知支持决策提供准确信息,而传输保证实时交互,然后由控件决定最佳运行方式,使得整个系统更具协同能力。本文还讨论了未来研究方向,即通过优化学科之间接口促进“感知-传输-控件”范式不断发展,以及应用范围将扩大至更多领域。在这个趋势下,我们可以预见,将会有越来越多针对不同环节进行优化学科接口调度,以促进整个生产过程中的最优操作,从而发挥出更加关键作用!