传统的工业机器人控制系统往往采用封闭式的系统结构，在可重用性和可扩展性上存在很大的局限，已不能满足现代工业生产的要求。因此，研究具有开放式结构的机器人控制系统已成为机器人技术中的一个重要课题。随着机器人控制器体系结构研究的不断深入，对其评价标准和仿真分析也变得尤为重要。Petri网作为一种描述离散事件动态系统(DEDS)的强大的图形化数学工具，具有严谨的数学定义和分析方法，是对机器人控制系统建模的一种非常有效的方法。本文首先介绍了一个基于服务架构的开放式控制方法，这个架构以软总线为核心，以服务为基础，为了降低系统的耦合性，采用了层次化的设计和模块化的实现方法。通过对前期完成的原型系统的实验和分析，对该控制系统进行了改进，完成了运行时再配置机制，使得各个服务能被重新组合和应用，进一步提高了系统的可扩展性和可重构性；完成了服务替换功能，使得系统具备了在线升级维护能力。本文的第二部分建立了基于服务的开放式控制系统的Petri网模型，并在CPN Tools环境下对该系统模型进行了仿真。在对控制系统仿真模型运行状态的跟踪过程中，发现了导致系统出现死锁的具体原因后对系统进行了改进，解决了死锁问题。利用模型的时间戳和CPN Tools的性能分析工具Monitor对系统的性能进行了分析，包括系统响应时间、最短插补周期、总线吞吐量等性能指标。最后以固高六自由度机器人为对象进行了原型系统实验。在实验前完成了对机器人的D‐H建模和机器人本体控制服务，实验对原型系统的性能进行了测试，将结果和Petri网模型仿真进行了比较，从而验证了模型的正确性和系统的先进性，并探讨了存在的问题和未来的研究方向。