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传统的控制系统依赖于有线来连接传感器、控制器和执行器等组件。随着无线通信技术的发展,控制系统组件可以使用不同的无线网络来连接,形成了所谓的无线网络化控制系统。无线网络化控制系统将控制、计算和无线通信三者融为一体,具有低成本,易部署,能拓展,可远程等优点,在家居、工业、航天、农业等诸多领域得到应用。然而,与有线通信相比无线通信的网络诱导时延、数据包丢失和数据包时序错乱等通信限制更为明显,不仅影响控制系统性能,严重时还可能导致控制系统不稳定;此外,无线通信还带来了能量效率、多包传输等新的问题;这些问题受到众多研究者的关注。作为一种具体的无线网络化控制系统,基于IEEE 802.15.4标准的网络化控制系统值得特别关注。一方面,该标准被广泛应用于无线传感器、执行器网络中;另一方面,该标准是广泛应用于物联网的ZigBee协议、广泛应用于工业自动化的ISA100.11a和WirelessHART协议的基础。IEEE 802.15.4标准是一种被定义来支持设备之间进行低成本、低数据率通信的无线标准,通常这些设备由容量有限的电池供能,因此能量效率问题成为IEEE802.15.4网络化控制系统中备受关注的问题。此外,IEEE 802.15.4网络支持竞争信道接入和混合信道接入。混合信道接入是IEEE 802.15.4的一大优势,如何利用这一优势进行合理的资源调度是另一个值得关注的问题。本文对这些问题进行了研究,得到如下成果:(1)针对IEEE 802.15.4竞争信道接入下网络化控制系统中滤波性能与能量效率的权衡问题,提出一种基于传感器临界到达率的自适应CSMA/CA参数整定机制。实现该机制的难点在于计算传感器的临界到达率。针对该难点,本文给出了两种求解传感器临界到达率的新的线性矩阵不等式条件,避免了因传统线性矩阵不等式条件的维数随传感器数量呈指数增长而难以计算各传感器临界到达率的问题。这种基于临界到达率的自适应CSMA/CA参数整定机制在保证满意的滤波器性能前提下提升了整个系统的能量效率。(2)针对IEEE 802.15.4混合信道接入下网络化控制系统中系统性能(包括控制轨迹和系统寿命)与非竞争通信资源的权衡问题,设计了一种保守性更小的自触发模型,并提出了一种基于增益调度器、网络调度器的新型控制结构。在该控制结构下,只有系统的传感数据经过无线网络传输,一步传感数据用于计算多步控制输入,网络调度器基于设计的混合调度算法完成资源调度。该控制结构在保证满意的系统性能的前提下优化了对非竞争通信资源的利用效率。