网络控制系统(Networked Control System,NCS)是一个融合了计算机技术、通信技术和控制技术的分布式系统,它将不同地域的控制器、传感器、执行器等分布节点通过一个共享网络连接起来进行通信。这种基于网络的控制方式通信速率高、结构灵活、网络资源共享,而且可以大大节省相关的安装、调试和维护的时间及费用,尤其适用于远程控制;但是,网络的引入也使得网络控制系统产生了许多新的问题,如网络诱导时延、网络带宽受限、数据包丢失等,这些因素严重影响了网络控制系统的性能。作为计算机网络技术在控制领域的延伸,同时又是控制系统和通信网络的进一步发展,网络控制系统具有广泛的应用前景。网络控制系统的调度与控制的研究是目前的热点研究方向,需要进一步地深入研究。本文首先描述了网络控制系统的定义以及存在的基本问题,并介绍了网络控制系统调度算法的研究现状,以及现有的网络控制系统调度与控制联合设计方法;然后针对目前网络控制系统仿真平台存在的问题,以MATLAB和混杂系统理论为基础,提出了一个新的NCS仿真软件平台MS2的设计思路,并从混杂系统理论的角度论证了实现MS2仿真平台的可行性;其次,针对NCS中的MTS算法存在的实时数据和非实时数据间发生冲突时网络资源如何分配的问题,从优先级的确定、采样周期内的空闲时间的分配和采样周期的确定这三个方面进行了综合研究,提出了一个MTS的改进算法,并通过TrueTime工具箱进行了仿真验证。仿真结果显示,在三种不同情况下,改进的MTS算法都表现出了良好的调度性能,并通过合理地分配网络资源,保证了实时数据和非实时数据间不发生冲突,同时也保证了系统的网络诱导延时小于一个采样周期。从而保证了系统的稳定运行,因此说明了所提出的MTS改进算法的有效性;最后,采用了广义预测算法和EDF调度算法进行了网络控制系统的联合设计,这一设计方案兼顾了网络控制系统的调度性能和控制性能,文中给出了这种联合方法的一般设计过程。以一个三回路的直流电机网络控制系统为例,通过TrueTime工具箱仿真验证,证实了联合设计的网络控制系统可以比没有进行联合设计的系统体现出良好的控制和调度性能,并具有良好的抗干扰能力和网络适应能力,因此保证了网络控制系统的优化运行。