工业网络系统的感知-传输-控制一体化在工业现场总线上展现智慧与活力挑战与进展交织成辉煌篇章
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工作，以达到效率最大化、流程简化和生产优化。这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，具有明显的优势，如结构网络化、高效现场控制和功能分散等。然而，这一设计面临诸多挑战，包括异构终端融合问题、复杂通信环境下的时间确定性和可靠性要求，以及在网络环境下信息交互耦合的问题等。
为了应对这些挑战，我们需要综合利用控制理论与通信设计方法，将优化理论与网络策略相结合，为实时可靠泛在通信和精确协同提供支持。本文基于感知-传输-控制一体框架，首先阐述了这一概念及其特征，然后分析了面临的一般挑战，并从非理想条件下的分布式融合估计、三种适变传输模式以及复杂系统协同管理三个角度，对国内外研究进行回顾。
图1展示了一体框架中的主要组成部分。在这个框架中，我们探讨了如何实现联合设计，以及如何将独立分离的机制整合为一个更有效的整体。本文还提出了一种新的分层结构（见图2），该结构采用边缘计算来减少能量消耗并提高数据交换的可靠性。
感知-传输-控制一体设计使得每个环节相辅相成，最终提升整个工业网络系统性能。尽管目前此类研究仍处于初步阶段，但随着跨学科领域不断进展，我们预期未来将看到更多创新解决方案，使得“感知-传输-控制一体”成为一种标准范式。此外，这样的模型也将在促进工业智能制造方面发挥越来越大的作用。
