摘要：网络控制系统(networked control system, NCS)是通过网络将分布于不同地理位置的控制器、传感器和执行机构连接起来,形成的一种全分布实时反馈闭环控制系统。NCS充分体现了控制系统网络化、分布化、集成化的发展趋势。然而,由于通信机制与协议的原因,以及网络中各节点共享有限的网络带宽,因此当控制器、传感器和执行器通过网络进行数据交换时,不可避免的出现数据碰撞、网络拥塞等问题,从而导致数据传输时延、数据包时序错乱、数据包丢失等问题。时延和丢包会造成控制系统性能下降,严重时会破坏系统的稳定性。因此,本文重点针对NCS中的时延和丢包进行算法研究与补偿。首先,本文简要介绍了网络控制系统的概念、组成与结构、特点以及国内外研究现状,引出了网络控制系统中的节点驱动方式、网络诱导时延以及数据包丢失的问题,同时还介绍了网络控制系统的性能指标。其次,主要介绍的是关于网络诱导时延和数据包丢失现象的成因以及前人的研究成果。之后介绍了切换控制系统模型以及切换算法的特点,分析了目前国内外切换系统的研究现状以及趋势,概括了前任学者对于切换控制器设计以及系统稳定性证明的一些方法。再次,本文在带有丢包和时延的网络控制系统中引入了切换算法的思想以及指数稳定理论,平均滞留时间L2增益的概念。利用这些理论对切换系统的稳定性进行了研究证明。更重要的是,建立了一个新的带有时延和丢包的切换补偿模型,这一新的模型根据不同区问段将时延分割为几部分并且据此选择不同的控制器进行控制。通过这一方法,系统性能得到了改善。通过仿真可知,切换模型有助于改善带有时延和丢包的网络控制系统性能。然后,本文具体研究了NCS数据包丢失的一种模型,给出了网络开关率的定义,将同时具有时延和数据包丢失的状态反馈NCS建模为异步动态开关系统并给出闭环系统状态的结构事件率定义。随后,基于已经建立的NCS模型,给出了结构事件率和网络数据包丢失率之间的关系,并且通过稳定性证明给出了使系统指数稳定的条件。最后,将由开关率约束的带有时延和丢包的NCS模型与时间分割切换模型进行比较,分析两者的相同与不同点,优化了由开关率约束的带有时延和丢包的NCS模型的时序错乱问题,突出了时间分割模型的优化性能。最后,总结了全文的研究工作,并提出未来研究的问题和方向。