工业网络系统的感知-传输-控制一体化ff现场总线上的挑战与进展仿佛一位智慧的工匠用手中的锤子敲打着问
工业网络系统：一个融合自动控制、计算机技术和通信网络技术的复杂体。这类系统通过高度融合，实现了信息与物理过程的协同，使得生产最优化、流程简化、效率最大化，对于促进制造业数字化、网络化和智能化发展至关重要。它们集成了感知、传输和控制功能，具有结构性网络、高度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。然而，一体化设计面临诸多挑战，如异构终端难以融合，通信环境复杂，信息交互耦合等。
为了应对这些挑战，我们必须分析并设计满足实时可靠泛在通信和敏捷精确协同控制的需求。我们将综合利用控制理论与通信网络设计方法，将新一代工业网络系统打造出来，这些系统能够自适应于动态变化及网络能力。
要实现这一目标，我们需要清晰地表达感知-传输-控制三者之间相辅相成但又相互制约的耦合关系，为揭示三者的相互作用奠定基础。本文围绕一体化框架，在阐述了内涵和特征后，分析了“感知-传输-控制”面临的问题，并从分布式融合估计、中立传输策略到复杂环境下的协同控制等三个方面综述了国内外研究现状。
如何实现联合设计？过去，独立分离设计限制了整体性能提升。在恶劣条件下，不可测状态导致部分信息丢失或超时，不完整影响性能问题。此种情况下联合设计是有效途径。本文探索了一体化设计，并提出了如图所示的分层架构。
底层部署边缘估计终端，以预处理原始数据并减少能量消耗。此外，由于感知范围有限，每个簇部署一个边缘估计终端，并形成中间层利用边缘计算去除冗余提高精度。基于此架构，可以最小成本进行资源调度与控律等联合设计。
感知-通信-控制的一体化使得感知为提供信息支撑，而传输负责交互，以及保证稳定高效运行提供决策，从而提升协同能力。目前这领域尚处探索阶段，但随着快速发展，将不断取得新的进展应用范围扩大！
