工业网络系统的感知-传输-控制一体化现场总线技术有哪几种挑战与进展交响篇

工业网络系统：融合控制与信息通信的动态体，通过网络实现了生产的最优化、流程简化、效率最大化，对工业制造数字化、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、控制现场化和功能分散等优势，是实现工业信息物理系统智能互联的核心。然而，感知-通信-控制一体设计面临诸多挑战，如资源受限终端难以融合，以及复杂环境下的时间确定性与传输可靠性要求高等。为了应对这些挑战，我们必须综合利用理论，结合控制优化与通信设计方法，以形成自适应于系统动态和网络能力的新一代工业网络系统。

要实现一体设计，我们需要清晰表示三者之间相辅相成而又相互制约的耦合关系，为揭示三者间相互作用并提升性能奠定基础。本文围绕一体框架，从非理想通信下异构分布式融合估计、面向感知与控制的适变传输以及在复杂环境下的协同控制三个方面综述国内外研究现状及进展。

如何实现联合设计？传统上，将反馈信息用于特定目标，而忽视了通信过程中的不完美，这导致独立分离设计限制了整体性能提升。在恶劣条件下，一些状态不可测，部分信息丢失或超时影响着性能。本文探索了一体设计，并提出如图2所示的分层架构，其中边缘估计终端负责原始数据预处理及转发，以减少能量消耗提高交互可靠性。