1.1设计目的及意义

随着科学技术的进步，工业自动化有了巨大的进步。基于有线的控制技术在工业过程控制中的运用已经十分成熟，但是在一些场合无线控制有需求（减少成本，加强控制）。比如一家已经成熟运行的工厂需要加一些新功能与设备，把地下线缆挖出来加铺一条或者几条线既不现实也不经济，而加一个无线设备却比较容易实现。再比如一个山顶有实验项目需要将实验数据传出来，铺设线路也不合适，而无线通信合适。再比如船港码头，船上的数据如何传输到陆地港口码头上呢，显然，无线传输也是最好的选择。这仅是几个例子，实际生产生活中有很多场景都需要用到无线技术。

但是，与有线控制系统存在的测量滞后较小、测量变量定期更新的特点相比，基于无线测量技术的控制系统中，测量更新周期较长、测量更新具有非周期性，甚至存在丢包的可能，为克服这些问题对控制带来的影响，有必要研究无线测量环境下的系统控制问题。因此，针对无线测量环境下工业过程的控制问题展开研究与实验，设计新型控制器。

在实际过程控制中，PID控制占到了80%以上，如果能将无线控制技术成功运用到PID控制中，将十分具有现实意义。

1.2国内外研究现状

因为标准的工业无线设备国内很少近几年才开始引进，国内关于无线控制方面的研究成果不多。

而国外这方面的技术比较先进，早在2003年就有无线协议以及无线协会组织的成立与发展。几年前一些实验室以及工厂就已经有无线设备并且尝试将其运用在实际控制中。新的控制算法如PIDPlus的出现，解决了无线测量非周期、更新慢甚至丢包等问题，很好的改善了无线测量环境下的控制性能。目前，无线测量技术已经被证明成功运用，基本成熟，可以运用到实际工业控制过程中，但是无线执行器的使用还并不成熟。

WirelessHART协议标准，早在2004年就开始，于2010年4月份被IEC（International Electrotechnical Commission）通过，也是第一个无线国际标准。工业无线标准例如WirelessHART的问世，极大的推动了无线技术的发展。随着无线自动化标准的建立，市场上出现了很多无线仪表。

尽管基于WirelessHART网络的控制可以解决部分问题，无线技术仍然存在诸多问题，比如安全问题，更新速度问题，可靠问题，反馈延迟问题，电池寿命问题等。

无线技术已经被初步引入工业过程控制中了，并且在未来是一个趋势，但是从监测到控制还有很多问题，还有很长的路要走，无线设备完全取代有线还未有定论。