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物聯(lián)網的發(fā)展和使用是跨時代的改變，在當今我們這個科技高速發(fā)展的時代，智能控制就是改善我們生活水平的主要方式。 隨著物聯(lián)網概念的深入，從智能路燈、智能家居到智慧農業(yè)、工業(yè)互聯(lián)網，物聯(lián)網不斷的滲透到了各行各業(yè)當中，逐漸的影響到了我們的衣食住行。物聯(lián)網應用不僅僅是通過傳感識別技術獲得物體的各種狀態(tài)信息并進行分析和處理，還包括根據控制策略對物體進行智能化的控制。 本文來自:成都億佰特 目前為止，還沒有出現關于物聯(lián)網環(huán)境下的控制系統(tǒng)的權威定義。通過網絡搜索到相關專業(yè)人士給出的概念定義：物聯(lián)網控制系統(tǒng)( Internet of Things ControlSystem， IOT CS)是指以物聯(lián)網維通信媒介，將控制系統(tǒng)元件進行互聯(lián)，使控制相關信息進行安全交互和共享，達到預期控制目標的系統(tǒng)。 傳統(tǒng)網絡控制系統(tǒng) 傳統(tǒng)的網絡控制系統(tǒng)( Networked Control Sys-tems，NCS)是由網絡組成一個或多個控制閉環(huán)回路。包括： 單層NCS結構中，傳感器、執(zhí)行器、控制器可以直接通過通信網絡進行信息的交互。 兩層網絡控制系統(tǒng)是解決復雜對象控制的一條有效途徑，多個控制器的協(xié)調問題可以通過高層控制器來完成。 物聯(lián)網控制系統(tǒng)的架構 對比物聯(lián)網和NCS，我們發(fā)現從本質上來說它都是對物理系統(tǒng)的狀態(tài)信息進行采集，通過通信網絡對信息進行實時可靠的傳輸，在對數據進行分析后通過網絡發(fā)送控制指令來對物理系統(tǒng)進行監(jiān)控管理，因此，可以將兩種架構進行融合。但是物聯(lián)網架構對控制回路開環(huán)或閉環(huán)沒有特定的要求，而NCS的控制策略更加偏重于一個個具體的閉環(huán)回路。 此外，物聯(lián)網控制系統(tǒng)更強調網絡的多樣性和開放性、感知節(jié)點的地域分布廣泛性、感知信息的異構性和海量性、被控對象種類的多樣性、控制的智能化。所以在搭建物聯(lián)網控制系統(tǒng)時，既要借鑒網絡控制系統(tǒng)已有的大量研究成果來進行控制系統(tǒng)的設計，同時也要滿足物聯(lián)網的特點。 基于網絡控制系統(tǒng)的單雙層設計，物聯(lián)網控制系統(tǒng)也可以分別構建單層和雙層。 當控制系統(tǒng)比較簡單、多個控制器之間不需要協(xié)調控制時，采用如下圖單層物聯(lián)網控制系統(tǒng)架構。該結構特點是： (1)感知層網絡、執(zhí)行器、被控對象、傳感器對應物聯(lián)網體系中的感知層;傳輸層網絡對應物聯(lián)網體系中的網絡層；網絡控制器和應用服務對應物聯(lián)網體系中的應用層。 (2)控制回路允許開環(huán)和閉環(huán)。當被控對象關聯(lián)的傳感器個數為零時，系統(tǒng)就按照開環(huán)來處理;此外，參與控制器決策的傳感器參數可以與被控對象直接相關，也可以與被控對象沒有直接的關系。 (3)感知層網絡可以采用藍牙、 Zigbee、WIFI等無線通信技術來采集傳感信息或向執(zhí)行器發(fā)送控制命令，也可以采用 Ethernet、工業(yè)總線等來連接各種控制器、執(zhí)行器和傳感器。 當控制策略相對比較復雜時，可以采用如下圖的雙層物聯(lián)網控制系統(tǒng)架構。相對單層控制系統(tǒng)雙層控制系統(tǒng)的不同點是： (1)感知層網絡、低層網絡控制器、執(zhí)行器、被控對象、傳感器對應物聯(lián)網體系中的感知層；高層網絡控制器、其他數據源和應用服務對應物聯(lián)網體系中的應用層。 (2)低層網絡控制器可以以控制網關的形式存在，也可以是PLC控制器；高層控制器以支撐平臺的形式存在，也是普遍意義上的云端。當系統(tǒng)中的大部分信息處理任務和用戶服務請求是由支撐平臺來完成的，那么控制器的功能就主要由高層控制器來實現，而低層控制器可以弱化為網關。如果系統(tǒng)中的大部分信息處理任務和用戶服務請求是由低層控制器完成的，那么高層控制器所處的支撐平臺就可以弱化成數據庫管理平臺。如果控制策略比較復雜，那么相對獨立的控制策略可以由低層控制器來實現，而系統(tǒng)級的策略或者低層控制器之間的協(xié)調就由高層控制器來完成。 控制系統(tǒng)的控制方法 在物聯(lián)網控制系統(tǒng)中，控制器的設計和優(yōu)化，能夠使被控對象具有優(yōu)秀的控制品質，也是體現物聯(lián)網高度智能特色的重要保證。下面將從改善網絡性能以及智能控制理論的角度來對控制方法進行探討。 改善網絡性能的控制方法 控制系統(tǒng)從本地閉環(huán)控制發(fā)展到網絡控制，網絡本身的特性就會影響控制系統(tǒng)的性能，因此可以從提高網絡性能方面提出控制方法的設計和改進。 時延、帶寬、吞吐量等是網絡的重要性能指標，而在物聯(lián)網環(huán)境下，時延參數尤為突出。作為物聯(lián)網最末端的傳感器數量眾多，分布廣泛，收集到的數據也相當龐雜，大量信息通過網絡傳遞到應用層，會對網絡層帶來過重負荷，導致網絡傳輸時延的加劇；此外，發(fā)送給執(zhí)行器的控制信號如何通過網絡快速及時地傳遞也對時延指標提出要求。因此設計網絡控制算法，有效補償網絡時延，確保整個控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和魯棒性一直是研究的熱點問題。 基于智能控制理論的控制方法 物聯(lián)網環(huán)境下，數據來源各種各樣，處理不同層次的資源數據會導致物聯(lián)網控制系統(tǒng)演變成復雜大系統(tǒng)。面在控制領域，智能控制理論是解決復雜大系統(tǒng)問題的重要方法。智能控制代表著控制學科發(fā)展的最新進程，智能控制的幾個重要分支為專家控制、模糊控制、神經網絡控制和學習控制。 結束語 隨著物聯(lián)網技術的不斷發(fā)展，以及控制理論上的不斷完善，兩者之間相結合之下，物聯(lián)網控制系統(tǒng)的體系特點就由原來的封閉式轉變?yōu)殚_放式，使用領域也會逐漸的越來越廣泛。但是物聯(lián)網本身的特征也給控制系統(tǒng)的構建帶來了諸多不可控的因素和難度。如何保證開放環(huán)境下控制的智能化、實時性、安全性以及低功耗，都是未來重點的關注點。 |
