网络控制系统(NCS)是控制理论、计算机技术和网络通信技术相结合的产物,是自动化技术发展的未来趋势,具有广泛的应用前景。它通过通信网络实现将空间分布的传感器、控制器和执行器间的信息交互,进而对被控对象进行控制的反馈系统。网络的引入使得调度成为影响系统性能的一个直接因素,而分数阶控制能全面反映系统的信息,可用于解决网络控制系统中的时延问题。本文以网络控制控制系统为研究对象,实现分级调度和分数阶控制的协同设计。首先,本文对网络控制系统有关背景及特点进行介绍,概括了网络控制、调度及协同设计的研究现状。针对目前研究中存在的调度算法发展滞后的问题,提出了适用于多控制回路系统的分级混合调度策略,并利用TrueTime工具箱进行了多组仿真对比,证明了该调度策略的有效性及优越性。其次,将分数阶系统引入到网络控制系统中。现有对网络控制系统的研究通常依赖于建立复杂的网络系统模型,过于细化网络因素、外部扰动对系统性能的影响,使控制算法的研究缺乏通用性。本文引入了鲁棒性较强的分数阶控制系统,在考虑网络时延的情况下分析其稳定性及参数整定问题。仿真得出分数阶控制器中各参数对系统性能影响,基于系统频域指标及代价函数,实现对控制器参数的选择,取得最优控制效果。然后,针对网络控制系统中的时延和网络资源限制问题,给出了由控制信号、输出误差和上升时间组成的网络控制系统的综合目标函数,进行控制与调度的协同设计,实现对子回路采样周期、带宽分配及控制参数的实时调整。仿真结果表明,在所设计的控制和调度协同策略下,网络控制系统具有较好性能。最后,对本文所开展的工作进行了总结,并指出了需要进一步探讨的内容。