闭环控制系统中都存在两条不可或缺的信息传输通道,即把传感器采集的系统输出/状态信息传输给控制器的传感信道,和把控制器产生的控制信号传输给执行器的控制信道。任一信道的缺失都会使控制系统无法形成闭环,控制系统的闭环设计也就无从谈起。这两条信道的物理构建方式随着技术的发展形成了“专线私有”、“总线共享”和“网络共享”三种不同方式。

NCS-information-share

具有“网络共享”传感/控制信道物理构建方式的控制系统称为“网络化控制系统”。从技术发展趋势上来说,网络化控制系统是控制系统与通信网络技术融合发展而衍生出的一种控制系统的新形态,只有十数年的发展历史,对其研究远未成熟;但因为这类系统切合了如上所述的信息技术最新发展方向,对该领域的广泛关注使得该类系统在控制领域不再是少见陌生的新面孔,事实上已经成为了与“专线私有”和“总线共享”控制系统相并列的控制系统的“第三形态”,具有本质上的一般性和广泛的理论和应用基础。

特别需要指出的是,网络化控制系统成为控制系统“第三形态”的重要原因在于它的外延涵盖了近些年随着通信网络迅猛发展而丰富起来的各类新型智能系统,如物联网(Internet of Things, IoT)、工业互联网/工业4.0(Industrial Internet of Things, IIOT)、信息物理系统(Cyber-Physical Systems, CPS)、车联网(Internet of Vehicles, IoV)、云控制系统(Cloud Control Systems, CCSs)等等,因此比“专线私有”和“总线共享”控制系统更加处于理论和应用研究的前沿,值得特别的关注。

相关科研项目

基于数据驱动和联合设计的无线网络化控制系统的使能建模和设计