第一章 緒論
1.1 研究背景與動機
在一般的即時控制系統中，當感知器之數量較少、容易連接時，通常直接將感知器 之輸出端以直接連接的方式連至估測/控制端。以此方式所獲得之觀測資訊幾乎是即時並 且連續完好。
但隨著感知器數量的增加、或者系統本身與估測/控制端之距離的增加，為了周邊連 接線路的減少與統整、為了將資訊送至估測/控制端，而有以網路作為資訊傳輸介面的方 式。而此種在系統當中包含網路作為傳輸介面的控制系統，便稱為網路化控制系統。以 網路作為傳輸介面後，原先繁雜的連接線路以網路線取代，後續之整合與調整都變得容 易；而難以達成的多端點與遠端監控也可以藉由網路輕易達到。
而在控制系統中，對回授之資訊永遠是希望越接近真實、誤差越少越好，但是在網 路化控制系統中，由於使用網路作為資訊的交換介面，因此資訊的獲得便會受到網路傳 輸的影響。如由網路延遲與資料封包的遺失，則估測端便會因此接收到較舊之資訊或者 沒有收到任何資訊，因此，在估測器當中所使用的演算法，便需要有不同的設計。
1.2 研究目的
在網路化控制系統中，受到以網路為傳輸介面的影響，估測器端接收到的資料有延 遲與遺失的情況。本研究提出一個描述網路延遲與封包遺失的機率化模型，並根據此模
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型設計一基於粒子濾波器(particle filter)的狀態估測器，以減少資料延遲與遺失所帶來的 估測誤差。
為了驗證所提出的網路模型與狀態估測器之效果，本論文將所提出的方法應用於一 加熱系統之溫度估測。該加熱系統有感測資訊量大，且有遠端應用之特性。藉由模擬與 實作，並與傳統卡曼濾波器做比較，凸顯本方法對網路化控制系統狀態估測之效果。
1.3 研究貢獻
本論文針對網路化之控制系統設計了一網路模型與對應之估測方法。而此網路模型 無針對任一網路協定做描述，可適用於已知之多數網路應用情況。而提出之估測法為粒 子濾波器之應用，針對網路模型做適當調整，以及對實際運算情況設計對應的相關處理 手段。
同時，使用一多觀測點之加熱系統以及實際採集之網路資訊做驗證。此驗證提供了 方法應用的可能情境以及運作方式。
1.4 論文架構
第一章是為緒論，此章節闡述研究之背景與目的，以及本研究之貢獻。
第二章接著顯示與網路化控制系統相關之研究，注重於估測以及網路之描述。
第三章說明本研究對網路化控制系統當中出現之各個系統方塊之假設以及其對應之模 型推導。
第四章說明本研究所使用之估測器方法的基礎，粒子濾波器的原理與運作方式說明，並 且將前面所定義與推導之各個變數公式應用到估測器的設計當中。同時並討論此估測法 的改進手法。
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第五章將設計一適合網路化控制系統的模擬情境，使用軟體模擬的方式來測詴所設計之 估測器之效果。
第六章將製作一硬體帄台，將前面所提之模擬情境實現，利用此一帄台說明整體系統的 可能應用情境，並且在實際採集數據後用以驗證估測法的效果。
第七章為結論與未來工作，討論本研究所提之成果以及可能之改良與發展方向。