随着工业控制系统和自动化系统的复杂性增加,对工业网络通信质量可靠性控制难度也变得更大,而且每年因网络设备可靠性问题带来的保养和维护成本巨大,因此可靠性监控及状态预测对于工业生产制造具有非常重要的意义。暂态性连接故障是影响网络可靠性的众多因素之一,对网络节点支线路物理连接会形成随机性微秒级关断,造成通信报文的丢失,进而对产品质量甚至人身安全造成影响。在本课题研究中,在提出广义零膨胀泊松模型基础上,对通信系统中错误帧事件离散化建模,通过参数分析对比优化控制图,实现了CAN网络总线通信质量的在线实时监控和早期预警。并运用故障界定原理和期望分布进行节点脱离总线时间预测,通过实验设计分析,验证了CAN网络故障早期预警方案的有效性和准确性。论文第一章在简要介绍CAN网络通信故障对生产控制系统的影响和错误帧事件离散化分析方法的基础上,提出了CAN总线网络可靠性监控的重要性。通过对工业网络通信性能及应用、CAN网络可靠性监控和基于离散事件状态时间预测方面的国内外研究现状分析,更进一步的明确了该课题的研究意义和研究价值；最后,提出了本课题研究的主要目标和研究内容,为以后的研究工作确定了方向。论文第二章主要在错误帧触发原理分析基础上,将故障事件离散化分类处理,并提出了符合故障事件分布特征的GZIP模型及参数点估计方案。在模型参数化求解及验证过程中,设计并分析了参数初始值物理意义及时间观测窗口优化方案。最后,根据GZIP模型估算结果采用对比分析方案验证了模型描述错误帧事件分布的有效性。论文第三章主要结合实验对模型参数特征和预警方案设计进行了研究。在模型参数上,似然置信域参数区间估计和参数预估假设检验方案的对比分析,为模型参数的区间估计提供了较为准确的分析方案,确保了模型参数点估计值的有效性；最小样本长度的计算为实验数据建模确保了准确的数据和分析效率的提高；除此之外,通过模型及参数的分布趋势分析总线错误注入速率对模型参数影响,为控制图的优化奠定基础。最后利用RPC控制图特性和GZIP模型分布参数区间监控数据受控程度,实现CAN网络故障的实时监控和早期预警。论文第四章在节点故障界定原理分析基础上,确定内置发送错误计数器TEC值的变化规律。并结合更新过程中错误帧频数定义确定期望主参数分析方案。基于整数倍轮询周期,通过期望和时间观测窗口比值建立Hitting-time关系库。实验验证中通过对筛选出仲裁区错误帧的数据建模参数及置信区间计算,得到Hitting-time的估计值和分析区间,最后验证了Hitting-time预测值能较好的符合实验结果,实现了系统通信中节点总线关闭状态的初步预测。论文的第五章对本课题已完成的研究工作和实验结果作了全面的总结,并指出了在研究工作中存在的问题,提出了以后的研究工作中应该开展的重难点。早期故障预警建模分析的实验基础是错误帧事件的捕获和离散化处理。为此,搭建了基于CAN网络错误帧采集的实验系统平台。论文附录A对系统平台的具体结构和实现方法进行了简单介绍,主要包括：DeviceNet网络通信子系统结构及配置、暂态性连接故障仿真注入子系统的设计和错误帧信息的校核及同步融合,以保证采样数据的完整性和准确性。该系统平台为错误帧事件建模、参数分析和早期预警方案的准确估计提供硬件基础和支持。