盡管云控制系統(tǒng)具有很多優(yōu)勢，但在當(dāng)前階段，云控制系統(tǒng)的發(fā)展還處在起始階段，面臨著許多挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)在以下五個方面。

（一）云控制系統(tǒng)信息傳輸與處理的挑戰(zhàn)

云控制系統(tǒng)與一般信息物理系統(tǒng)的不同之處在于云控制系統(tǒng)將其控制部分有選擇地整合進(jìn)而采用云計算處理。系統(tǒng)中存在著海量數(shù)據(jù)匯聚而成的大數(shù)據(jù)，如何有效地獲取、傳輸、存儲和處理這些數(shù)據(jù)？如何在大延遲（主要包括服務(wù)時間以及對象與云控制器之間的通信延遲）下保證控制質(zhì)量和閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性？同時如何保證控制性能，如實(shí)時性、魯棒性等？采用何種原則對本地控制部分進(jìn)行分拆？與云端進(jìn)行哪些信息的交流？采用何種云計算方式？云計算中如何合理利用分布式計算單元，合理地給計算單元分配適當(dāng)?shù)娜蝿?wù)？這些都是不同于一般信息物理系統(tǒng)的問題，其中如何進(jìn)行控制部分整合和云端計算是設(shè)計的關(guān)鍵。

（二）基于物理、通信和計算機(jī)理建立云控制系統(tǒng)模型的挑戰(zhàn)

控制系統(tǒng)設(shè)計的首要問題是建立合理的模型，云控制系統(tǒng)是計算、通信與控制的融合，計算模式、通信網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性，以及數(shù)據(jù)的混雜性等為云控制系統(tǒng)的建模工作帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。尤其是云計算作為控制系統(tǒng)的一部分，與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)中控制器的形式有很大不同，如何構(gòu)建云計算、物理對象、（計算）軟件與（通信）網(wǎng)絡(luò)的綜合模型，以及如何應(yīng)用基于模型的現(xiàn)有控制理論是一大挑戰(zhàn)。在建模過程中，計算模型和通信模型需要包含物理概念，如時間；而建立物理對象的模型需要提取包含平臺的不確定性，如網(wǎng)絡(luò)延時、有限字節(jié)長度、舍入誤差等。同需要為描述物理過程、計算和通信邏輯的異質(zhì)模型及其模型語言的合成發(fā)展新的設(shè)計方法。

（三）基于數(shù)據(jù)或知識的云控制系統(tǒng)分析與綜合的挑戰(zhàn)

作為多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，云控制系統(tǒng)必然存在一些新特性，除了包含云計算、網(wǎng)絡(luò)化控制、信息物理系統(tǒng)和復(fù)雜大系統(tǒng)控制的一般通性，還有自身的特性。針對這些特性，需探究和創(chuàng)建合適的控制理論。云控制系統(tǒng)作為復(fù)雜系統(tǒng)，其模型建立困難，或者所建模型與實(shí)際相差過大，需要探究不依靠模型而基于數(shù)據(jù)或知識的控制方法。同時，云控制系統(tǒng)必然存在一定的性能指標(biāo)，合理提煉并進(jìn)行指標(biāo)分析和優(yōu)化，對于設(shè)計和理解云控制系統(tǒng)具有指導(dǎo)意義。

（四）優(yōu)化云控制系統(tǒng)成本的挑戰(zhàn)

將云服務(wù)運(yùn)用于控制系統(tǒng)減少了硬件和軟件的花費(fèi)。但是在運(yùn)用云計算過程中，需要進(jìn)行控制任務(wù)的分配與調(diào)度，本地部分功能向云端虛擬服務(wù)器的遷移，以及云控制系統(tǒng)的維護(hù)與維持等，如何優(yōu)化云控制系統(tǒng)的成本是一個更為復(fù)雜的問題。

（五）保證云控制系統(tǒng)安全性的挑戰(zhàn)

云控制系統(tǒng)的安全問題是最重要的問題。針對云控制系統(tǒng)的攻擊形式多種多樣，除了針對傳輸網(wǎng)絡(luò)的 DOS 攻擊，還有攻擊控制信號和傳感信號本身的欺騙式攻擊和重放攻擊等。對于云控制系統(tǒng)而言，設(shè)計的目標(biāo)不僅僅要抵御物理層的隨機(jī)干擾和不確定性，更要抵御網(wǎng)絡(luò)層有策略有目的的攻擊。因此，云控制系統(tǒng)的安全性對我們提出了更高的要求，研究者需要綜合控制、通信和云計算研究。目前的網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)要求控制算法和硬件結(jié)構(gòu)具有更好的“自適應(yīng)性”和“彈性”，以便適應(yīng)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。云控制系統(tǒng)的架構(gòu)具有更好的分布性和冗余性，因此能夠更好地適應(yīng)現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)化控制系統(tǒng)安全性的需要。