1、网络物理系统中的网络化与事件触发控制方法

网络物理系统中的网络化与事件触发控制方法

1. 网络物理系统（CPS）的概念与挑战

随着计算机和通信技术的飞速发展，基于网络的通信和控制技术在许多工业控制应用中发挥了重要作用，如制造工厂、发电厂、汽车、飞机、机器人操纵器等。网络物理系统（CPS）是一类新型的网络化嵌入式系统，它紧密集成了计算、网络和物理过程。与传统的点对点系统架构不同，CPS是空间分布式系统，系统组件之间的信号通过通信网络传输，例如多个移动单元的远程控制、微执行器阵列和水下声学等。

为了应对实际应用中网络通信的不确定性、复杂性和资源限制，需要考虑控制与通信的协同设计。网络化控制和事件触发控制是CPS中两种流行的控制方法。尽管近年来在网络化控制和事件触发控制方面取得了丰硕的成果，但考虑到CPS在应用中的复杂性，仍有很大的研究空间，有必要对CPS进行深入研究。

然而，在反馈控制回路中引入通信网络会使CPS的分析和综合变得复杂，通信网络的特性，如网络通信延迟、数据丢失、信号量化等，可能会降低系统的控制性能。在CPS中，由于通信限制，需要考虑这些具有挑战性的网络诱导问题：
- 网络通信延迟 ：通常由通信信道的有限比特率、节点在繁忙信道上等待发送数据包的时间，或信号处理和传播时间过长引起。在CPS中，一般需要考虑两种网络通信延迟，一种发生在传感器到控制器的网络信道中，另一种发生在控制器到执行器的网络信道中。这两种延迟可能具有不同的特性，但为了进行稳定性分析和控制器设计，有时会将它们简化为往返延迟。
- 数据丢失 ：通常由网络拥塞、比特传输错误、链路故障等引起。一方面，如果传输的数据数据包不能被目的地成功接收，就会发生数据丢失；另