1、分布式控制与滤波：工业系统的新趋势

分布式控制与滤波：工业系统的新趋势

1. 分布式架构的兴起

随着信息处理、通信和传感技术的飞速发展，越来越多的设备配备了嵌入式处理器、网络功能和传感器。在估计和控制领域，现在可以构建一种由许多简单组件相互通信与协作以实现共同目标的分布式（或网络化）架构。这种架构在性能、可靠性和设计简易性方面展现出巨大潜力，但也对传统的控制、通信和计算理论提出了挑战。

传统控制理论中存在一些隐含假设，例如传感器周期性生成测量值并传输给估计器、估计器和控制器能处理所有生成的数据、所有组件使用相同的时钟等。这些假设在大多数传统控制系统中基本成立，但如今，有限且不完善的通信共享和处理所带来的影响却未得到足够重视。而控制理论本质上是一门信息科学，反馈回路的基本理念就是利用系统信息来应对环境中的不确定性。

2. 控制架构的类型

控制架构主要分为集中式、分散式和分布式三种，以下是它们的详细介绍：
| 架构类型 | 特点 | 优点 | 缺点 |
| — | — | — | — |
| 集中式控制 | 利用一个中央控制器收集所有传感器数据，计算控制决策，并向执行器发送驱动信号 | 能提供最佳性能，对控制结构的约束最少 | 存在单点故障问题，计算和组织复杂度高，对于具有复杂动态和空间分布的大型系统，实施难度大 |
| 分散式控制 | 多个传感器和控制器分布布置，控制决策可基于部分或全部响应数据，控制器节点可与系统执行器紧密搭配 | 控制器节点分布灵活 | 控制器之间无通信，可能导致工厂闭环性能下降，甚至失去稳定性 |
| 分布式控制 | 控制器之间存在通信，常通过本地和专用网络实现，近年来网络数字技术的发展使其可使用多用途共享网络连接分布式元素 | 具有