在网络化控制系统中,传感器、执行器和控制器分布在不同区域,并通过无线网络形成相应的控制回路。其中,多径路由的传输方式在网络化控制系统中普遍存在,但是,现有的研究中却较少涉及。事实上,多数数据通信网络均为多跳网络,即从源节点到目的节点的数据传输需经过多个中继节点,而通信网络往往采取动态的路由发现机制,这就使得从任一源节点到目的节点的传输路径不唯一,即所谓“多径路由”。从通信网络角度看,多径路由对网络的负载均衡、路由可靠性等方面有较大帮助。但是,多径路由的存在对网络化控制系统的设计和分析带来了新的机遇和挑战。一方面,可以通过新颖的设计充分利用多径路由的特性以提高网络化控制系统的数据传输效率,另一方面,对多径的调度、分配和优化等也需要新的解决方法。本文主要研究了多径路由通信下的网络化控制系统的协同设计问题。首先对多径路由网络化控制系统进行建模,从兼顾控制系统稳定性和有利于网络整体环境的角度出发,提出了多径路由调度算法和相关的控制器设计方法,不仅保证了系统的稳定性,并在考虑实时网络情况的前提下,实现了网络的优化。本文严格限制了网络的条件,未来将进一步放宽该限制,考虑在多径通信网络中使用竞争机制来处理同时的通道访问请求或者使用基于状态的优先级来确定对网络的访问顺序,从而可以得到更一般和普适的调度和控制协同设计算法。本文的主要工作和成果如下:1.研究了基于多径路由的网络化控制系统时延补偿问题,提出了一种新的多径路由随机时延建模方法。针对基于多径路由的网络化控制系统,对多径路由中存在的时延和丢包进行建模,强调由长时延和多路径丢包所导致的数据包乱序的影响,并将其建立成有限状态的Markov跳变系统的形式,然后采用基于包的控制方法针对不同的执行器端时延的情况设计控制器。该方法不仅保证了系统的稳定性,还实现了全局网络的负载平衡。最后使用纯数值仿真对方法的有效性和优越性进行了验证。2.研究了基于多径路由传输引发的多时延切换问题,提出了一种新的网络化控制系统的路径调度和控制协同设计方法。针对基于多径通信路由的网络化控制系统的通信路径调度和控制器的协同设计问题,通过将不同通信路径切换所带来的时延变化建模为系统模态的切换,得到了所研究系统的切换系统模型,给出了使得闭环系统指数稳定的通信路径调度所需满足的条件,并提出了满足系统稳定和网络负载均衡的闭环通信路径调度方案和控制器设计方法。该方法不仅保证了系统的指数稳定性,并在考虑实时网络情况的前提下,实现了系统的局部最优。最后分别使用基于MATLAB的纯数值仿真和基于LabVIEW的虚拟仪器仿真对算法进行了验证,结果表明了协同设计方法的有效性和优越性。