工业网络系统的感知-传输-控制一体化挑战与进展Can协议分为几种仿佛是一位智慧的导师在不断地引领我们
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、适变传输和协同控制功能,具有结构网络化、现场控制和功能分散等优势,是实现工业信息物理系统智能互联的核心。
然而,这种一体设计面临多重挑战,如资源受限终端难以融合,以及复杂通信环境中对时间确定性和传输可靠性的高要求。此外,在网络环境下,信息交互耦合性质加剧了问题。这迫使我们必须分析与设计满足实时可靠泛在通信以及敏捷精确协同控制需求,并综合运用理论来结合优化理论与通信设计方法,以形成自适应于系统动态及网络能力的新型工业网络系统。
为了实现这一体整合,我们必须清晰表达感知-传输-控制三者的相辅相成且相互制约关系,为揭示其间相互作用并提升整体性能奠定基础。图1展示了本文围绕一体框架分析“感知-传输-控制一体”所面临挑战及其关键问题,从非理想通信下的异构分布式融合估计到面向感知和控制的适变传输,再到复杂环境下的协同控,它概述了国内外研究现状及进展。
如何在恶劣条件下联合设计工业网路?过去,独立分离式设计限制了整个性能提升,而现在,我们探索了一种新的途径。在图2中,我们提出了一个基于分层架构的方案,将边缘终端用于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,由地理位置聚类终端,每簇部署边缘估计终端,以去除冗余信息并提高精度。
这项工作促进了一种更为紧密的情报共享,使得感知过程支持决策制定,传输过程确保实时交换,并将这些改善应用于稳定、高效运行。尽管联合设计仍处探索阶段,但随着科学领域不断发展,此范式将不断演进,其应用范围也将扩大至未来的生产流程优化学术研究方向之一!