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摘 要：介绍了网络化控制系统的概念,对其产生、发展做了简要综述,详细论述了网络化控制系统的优缺点及其主要问题.本文将在物联网大背景下,对控制系统的网络化和智能化提供参考.

关 键 词：网络化控制系统；物联网；信号延迟；数据丢失

中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1007-9599(2012)09-0000-02

21世纪是一个以网络为核心的信息时代,计算机信息技术、网络技术的迅猛发展正在深刻改变着人们的生活和工作方式,对企业信息化和自动化的发展也产生了巨大影响.计算机技术、信息技术、控制技术、网络技术和通信技术的结合,为网络化控制系统（NetworkedControlSystems,简称NCS）的产生提供了技术保障.网络化控制系统是通过网络进行数据传输、形成控制闭环的系统,它具有不同于传统点对点控制系统的结构,是当今物联网的巨大发展在控制系统中的具体体现,也是人类走向信息化社会的一个标志.

一、网络化控制系统概述

网络化控制系统通常的定义是通过一个实时网络构成闭环的控制系统,具体而言是指在某个区域内一些现场检测、控制及操作设备和通信线路的集合,用以提供设备之间的数据传输,使该区域内不同地点的用户实现资源共享和协调操作.网络化控制系统的概念起始于上世纪80年代,以Ray等的论文为代表.进入21世纪以来,网络技术与通信技术的发展使得实际的网络化控制系统得到越来越多的重视,获得了巨大发展.2003年在美国举办的控制学科的新世纪发展方向研讨中明确指出,网络化是控制系统21世纪的重点发展方向之一.

相比于传统的点对点数据传输的控制系统,网络化控制系统各部件之间通过一个公共的通信网络连接,相关的数据通过通信网络进行传输,避免了彼此间铺设专线,并且可以实现资源共享、远程操作和控制,降低了系统的成本、重量和电力消耗,简化了系统的安装和维护,提高了系统的灵活性和可靠性.这些突出的优点使网络化系统的概念一经提出便得到了飞速的发展,并已在复杂工业过程的先进控制、现代交通工具内基于通讯网络的复杂控制系统（无人机、水下车）、运载工具群的协调控制（高速公路车辆调度、机场飞机调度）、智能家居等领域显露出广泛的应用前景.网络化控制系统的典型结构如下图所示.

图1网络化控制系统的结构图

二、网络化控制系统的基本问题

通信网络引入控制系统会使系统的分析和综合变得很复杂,网络化控制系统的复杂性由通信网络自身的特点决定,主要表现在：

(一)网络诱导时滞问题

将通信网络引入控制系统,连接智能现场设备和自动化系统,实现了现场设备的分布化和网络化,同时也加强了现场控制和上层管理的联系.但与此同时,由于网络的加入使得信息在传输过程中不可避免地存在着延迟.例如,网络协议下,数据包拥塞等待、网络空闲检测、长距离传输等.

时延是网络化控制系统研究的主要问题之一,数据在传输线路上必然存在着传输时延,数据在接受处理是必然存在着处理时延,传输时延和处理时延共同构成了网络时延.网络时延受到网络拓扑结构、网络所采用的通信协议、路由算法、负载情况、传输速率等诸多因素的影响,呈现出