工业产品的发展引发了对大数据传输、远程控制和分布式设备通信的大量需求,使得网络控制系统(NCS)成为当今研究的重点问题。然而网络控制系统在带来资源共享、维修成本降低、使用灵活等优点的同时,也不可避免的存在时间延迟及数据包丢失等问题,这在一定程度上严重地影响了系统性能,使得网络控制系统的分析更加复杂和具有挑战性,导致传统的控制算法不能直接应用到NCS的设计中去。因此本文提出降低时延对网络控制系统不利影响的控制算法,具有重大的实际应用价值。首先,本文针对PROFINET网络控制系统中的时延特性进行了研究,分别分析了不同参数下的前向时延和反馈时延对系统实时性和稳定性的影响,并指出了网络时延产生负面影响的原因。利用Matlab/True Time仿真软件模拟实际网络模块和节点,对网络协议、节点驱动方式和干扰占用网络带宽率等时延的影响因素进行研究。通过仿真实验分析不同网络协议下的NCS特点和性能,以及不同节点驱动方式的工作原理,最后介绍了PROFINET网络的通讯结构及随机时延概率分布。其次,本文针对随机时延设计了PROFINET网络模糊PID控制器和Smith预估器,并作出了相应的理论分析。通过在NCS仿真模型中搭建不同控制器对单个被控对象进行对比实验,观察不同控制算法对于随机时延的补偿效果。通过改变被控对象的模型参数,验证了Smith预估器对被控对象模型的准确性具有较强的依赖性。为了进一步提高了算法鲁棒性,本文基于传统Smith预估器,引入开环增益的模糊自整定环节,提出了PROFINET网络Fuzzy-Smith时延补偿算法。针对多个被控对象的系统进行控制算法的对比实验,验证了Fuzzy-Smith算法能够减小时延影响并提高同步控制系统性能。再次,本文详细介绍了基于PROFINET网络的系统实验平台的搭建过程。利用基于RTW/x PC原理的NI半实物仿真实验系统成功模拟了网络系统中的被控对象,使用多个PLC S7-300通过PROFIENT网络进行数据通信,并利用Win CC软件实现对网络系统的实时监视。最后,在系统稳定的基础上对PROFINET网络时延特性进行实验验证与分析,通过编写时延实时测量程序完成了对随机时延的获取,并分别在均匀分布和正态分布的随机时延条件下进行了对比实验,证明了所提出的补偿算法能够有效减小延迟对NCS系统性能的影响。