智能制造导论-p298.pdf - 第80页
2.4.2 结构体系 CPS 的基本组件包括传感器 (Sensor) 、执行器 (Actuat or) 和决策控制单元 (Decision-making Contr ol Unit) 。其中，传感器和执行器是一种嵌入式 设备，传感器能够监测、感知外界的信号、物理条件 ( 如光、热 ) 或化 学组成 ( 如烟雾 ) ；执行器能够接收控制指令，并对受控对象施加控制 作用；决策控制单元是一种逻辑控制设备，能够根据用户定义的语义 规则生成控制逻…
2.4.2 结构体系
众所周知，自然界中的各种物理量的变化绝大多数是连续的，或者说
是模拟的，而信息空间则是数字的，充斥着大量离散量。从物理空间
到信息空间的信息流动，首先必须通过各种类型的传感器将各种物理
量转变成模拟量，再通过模拟数字转化器变成数字量，从而为信息空
间所接受。因此，从这个意义上说，传感器网络也可视为CPS中的一
个重要的组成部分。
在现实环境中，大量的传感器以无线通信方式自组织成网络，协同完
成对物理环境或物理对象的监测感知，传感器网络对感知数据做进一
步的数据融合处理，并将得到的信息通过网络基础设施传递给决策控
制单元，决策控制单元与执行器通过网络分别实现协同决策与协同控
制。
CPS是运行在不同时间和空间范围的闭环(多闭环)系统，且感知、决
策和控制执行子系统大多不在同一位置。逻辑上紧密耦合的基本功能
单元依存于拥有强大计算资源和数据库的网络基础设施，如Internet、
数据库、知识库服务器及其他类型数据传输网络等，能够实现本地或
者远程监测，并影响物理环境。
2.4.2 结构体系
CPS的基本组件包括传感器(Sensor)、执行器(Actuator)和决策控制单元
(Decision-making Control Unit)。其中，传感器和执行器是一种嵌入式
设备，传感器能够监测、感知外界的信号、物理条件(如光、热)或化
学组成(如烟雾)；执行器能够接收控制指令，并对受控对象施加控制
作用；决策控制单元是一种逻辑控制设备，能够根据用户定义的语义
规则生成控制逻辑。基本组件结合反馈循环控制机制如图2-8所示。
2.4.3 特征
CPS具有与传统的实时嵌入式系统以及监控与数据采集系统
(Supervisory Control And Data Acquisition Systems，SCA-DA)不同的特殊
性质。
1） 全局虚拟性、局部物理性
局部物理世界发生的感知和操纵，可以跨越整个虚拟网络，并被安全、
可靠、实时地观察和控制。
2） 深度嵌入性
嵌入式传感器与执行器使计算深深嵌入到每一个物理组件，甚至可能
嵌入进物质里，从而使物理设备具备计算、通信、精确控制、远程协
调和自治等功能，更使计算变得普通，成为物理世界的一部分。
3） 事件驱动性
物理环境和对象状态的变化构成“CPS事件”：触发事件→感知→决
策→控制→事件的闭环过程，最终改变物理对象状态。
4） 以数据为中心
CPS各个层级的组件与子系统都围绕数据融合向上层提供服务，数据
沿着从物理世界接口到用户的路径一路不断提升抽象级，用户最终得
到全面的、精确的事件信息。