工业网络系统的感知-传输-控制一体化现场总线传输介质的智慧手臂挑战与进展的激情舞蹈
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控制技术、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，以达到生产最优化、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。它具备一体感知、分散传输和协同控制等特点，是实现工业信息物理系统智能互联的核心。
然而，这种感知-通信-控制一体设计面临诸多挑战，如资源受限条件下的异构终端融合问题，复杂多变通信环境中时间确定性与传输可靠性的需求，以及在网络环境下信息与控制交互耦合作用等。
为了应对这些挑战，我们需要分析并设计满足实时可靠泛在通信及敏捷精确协同控制需求的一代新型工业网络系统，结合控制理论与通信网络设计方法，并形成具有自适应能力的新型系统。
要实现这一目标，我们必须清晰地表示三者间相辅相成且相互制约关系，为揭示三者的相互作用以及提升整体性能奠定基础。在本文中，我们围绕感知-传输-控制一体框架，从非理想通讯下异构网络分布式融合估计、面向感知和控有适变传输策略以及复杂环境中的协同控法三个方面进行了国内外研究现状及进展的综述。
如何实现联合设计？我们提出了如图2所示的一层结构，其中底层部署边缘估计终端负责原始数据预处理及转发，以减少能量消耗并提高交互可靠性。此外，每个簇设立一个边缘计算终端对接收到的数据进行过滤提取以去除冗余信息，并将局部估值发送到中心。基于此架构，可以最小化总成本并开展资源调度及自适应控律设计。
这项工作使得感知支持控件提供必要支撑，传输保障实时交换高质量数据，而控件为保持稳定高效运行提供决策，因此提升了整个体系协作能力。随着跨学科领域不断取得新进展，我们预期未来“感知-传输-控有一体范式”会持续涌现，同时应用范围也将逐渐扩大，最终成为一个关键研究方向，不仅促进了生产过程智能化，还加强了其在生产中扮演角色的重要性！
