随着计算机技术、网络技术、视频压缩编码技术的快速发展,特别是宽带通信和Internet的快速普及,极大地促进了流媒体传输技术的发展。然而由于Internet与生俱来的尽力而为(best effort)的特性,不能保证流媒体传输系统的服务质量,因此要求流媒体系统必须能够提供与网络带宽波动相适应的传输与播放控制机制。流媒体传输具有很强的挑战性,它涉及计算机网络拥塞控制、媒体同步、实时服务质量(QoS, Quality of Service)控制等多个领域。尽管控制理论在流媒体视频传输、播放的研究上已经取得了一些成果,但由于流媒体模型的复杂性、建模困难,具有参数时变、积分时变时滞以及非线性等特点使得传统控制控制理论很难取得满意的控制效果。因此,本文使用先进控制理论作为理论工具对流媒体传输、播放控制中遇到的关键问题进行研究,主要包括系统建模、稳定性分析、网络带宽约束下优化求解及传输时滞等问题。本文的主要工作有：针对基于缓冲区控制的流媒体速率控制模型进行了系统辨识,辨识中使用了流媒体传输中常用的UDP协议作为传输层协议,实验中发现实验数据具有较强的相关性,使用最小二乘法辨识得到的模型不准确,动态偏差和稳态偏差都很大。为此在数据分析的基础上进行了理论推导,对基于缓冲区控制的流媒体速率控制模型进行了验证、补充和完善。针对流媒体稳定平滑传输问题进行研究。在实时流媒体传输中,将服务质量QoS指标映射为反馈控制框架中的性能指标和约束条件,其中映射的两个要素是网络带宽限制和网络带宽波动最小化,作为控制约束条件直接参与控制器的设计,结合已辨识的实时流媒体传输数学模型,流媒体稳定平滑传输问题的求解可归结为先进控制理论中的动态矩阵控制算法(DMC,预测控制最经典的算法),实现QoS控制。基于TFRC算法构建了一个实时流媒体传输架构,在其下针对播放端进行理论分析,得出播放速率控制模型,在播放速率约束的条件下通过经典的PI控制器调节播放速率对缓冲区占用水平进行调整。对于网络时延对流媒体系统的作用进行研究分析。指出经典的时滞算法存在的缺陷。针对发送端发送数据和播放端播放数据共同作用于播放缓冲区的原理,在其基础上提出了一种双重控制策略,通过控制结构的改变增强系统对时滞问题的处理能力。在发送端使用内模控制(IMC)来抑制时延对控制系统的影响,在播放端使用PI控制器调节播放速率调整缓冲区占用水平,两种控制的双重作用下进一步提高了对于时滞的控制效果。为了更好地保证流媒体系统的实时约束下的同步性能,解决流媒体缓冲区设置中同步与播放时延的矛盾,在缓冲区设置最大化的基础上,结合设定点跟踪算法,提出了一种基于最小方差控制(MVC, Minimum Variance Control)控制的实时流媒体缓冲区自适应设定值跟踪传输算法,在动态设置缓冲区占用水平的条件下,采用最小方差控制对缓冲区设定值进行跟踪,避免超调量过大对实时约束的影响。本文使用仿真实验等手段验证了所提出算法的正确性和有效性。