《中國人工智能學會通訊》——4.30 網絡化控制技術

随着智能制造工業時代的到來以及資訊技術的迅猛發展，以物聯網、雲計算、大資料、網際網路 +為代表的技術革命正在推動着人類社會由資訊化向智能化邁進。現代化的工業工程和先進制造所針對的控制系統規模的日益擴大，現代控制系統也由原來簡單的單一系統向複雜的網絡化系統發展。網絡控 制 系 統 (NCSs，Networked Control Systems)是通過一個實時網絡将傳感器、控制器和執行器連接配接起來構成的一種完全分布式的閉環回報控制系統[1] ，一個簡單的 NCSs 結構圖如圖 1 所示。

與傳統的點對點控制系統相比，NCSs 具有結構靈活、可靠性高、布線簡單、易于擴充、易于安裝和維護、易于故障診斷、降低系統成本，并能有效實作資訊資源的共享等優點[2] 。是以，近年來，NCSs 在工業界得到越來越多的關注，已在工業自動化、電力系統、環境監測、遠端醫療、航空航天等領域得到了廣泛的應用。

NCSs 在通過網絡進行系統資訊的傳輸給控制系統帶來各種優點的同時，由于受到通訊網絡有限信道帶寬等因素的限制，無線節點過多、資訊傳輸過于頻繁或者傳輸的資料量過大都可能增大網絡沖突的機率，進而使得資訊在網絡傳輸過程中不可避免地産生了一些問題，如網絡誘導時滞、資料丢包、網絡擁塞、量化誤差、資訊量化、節點傳輸受限等[2-3] 。這些問題會導緻控制系統性能下降，甚至使系統不穩定和崩潰。而在傳統的控制系統中，資訊是點對點連線中進行傳輸，往往做了諸多理想化的假設，上述涉及的各種問題是不存在的。是以，傳統控制理論、技術和算法已經越來越不再适用于網絡化控制系統新特點，需要對已有的控制方法和政策進行重新評估和改進，才能使其更好地應用于NCSs 的研究。這使得 NCSs 成為目前學術和工業界研究的熱點問題之一，很多學者在此領域取得了豐富的成果[4-20] ，然而至今還有很多複雜的基本問題尚待解決。