1。2。2  国内外研究现状及存在的问题 

随着对现场总线控制技术的不断完善、对以太网技术的研究不断成熟以及其性价比的不断提高，网络控制系统由于资源可以通过其进行传播，以及其前沿的控制技术，简洁的分线排线，成本较为低廉，非常方便的维护等优势，迅速应用于电力电气系统、航空航天系统等和远距离操控行业。一般的控制理论必须从头到尾梳理之后才能使用在实际生活中去，这主要是由于循环的控制回路中有通信技术的存在。在以前的控制理论中存在许多不符合实际的假设，比如同时异地进行无延迟的控制，信息的传送不存在任何时延等，这些都已经不能运用于现如今的控制系统当中去己。在网络控制系统中，控制系统和被控制对象的接收与执行器之间是通过互相联网的方式相互交换新号的，与此同时，信号是源自多个设备的，其信息类型多种多样，信号的丢包程度不同，传输的通道不一，因此，信号传输不可避免的产生了网络时延。时延成为了技术人员研究网络控制系统时必要的研究对象。控制网络的典型结构曾经被Husein S等人进行了反复研究，从而得出了各个模型结构的优缺点及提出保真能力强的模型，以此来研究信号碰撞丢失及信号传播时延与网络接口的关系。Gadi Kaplan对以太网的发展前景和发展方向做出了前卫的分析。

1。2。3  主要研究内容 

（1）通过对网络控制系统的深入研究，掌握网络控制系统的构成、机理与工作流程， 初步设计网络控制系统试验平台的实现方案。深入学习以太网技术相关知识。 

（2）考虑一类网络控制系统的建模与控制器设计问题，利用李雅普诺夫方法，设计出时延网络控制系统的状态反馈控制器。

（3）利用MATLAB线性矩阵不等式工具箱和Matlab Simulink工具箱给出仿真结果与仿真图。

1。3  具有网络时延的NCS分析

1。3。1  引言

   网络把所有的移动终端连成一个整体，所有的设备在这个系统当中分享所有的数据，由网络控制系统来完成用户所需要的操作[5]。但是，在这个系统中始终只有一个设备能够占据总线，即与计算机进行通讯，所以，当进行多个设备与计算机通讯时，需要分清当前最前最需要的数据是什么，即设置中断优先级。在实际生活当中控制网络同时能发送的信息量有一定的限制，但是与网络控制系统连接的设备非常多，同时发送的信息量很大，所以，在传送过程中一条信息被反复发送，以及信息受到损坏的现象时常发生，以至于信号的传送避免不了的产生了延迟。网络控制系统中的各个设备相互连接形成回路，连接网络之后，信息的传送是封闭的，所以说网络控制系统是一个闭环回路。因此网络控制系统的结构图可以表示为图1-5。

图1-5  闭环网络控制系统结构图

图中，表示信号传送是在网络中产生的时延，表示接收到信号再返回控制器是在网络中产生的时延。网络控制系统一般都是发出模拟信号来控制实际生活中的目标对象，输入输出量即为模拟信号，其大多数情况都是由状态方程和函数来进行解释的，对于算法的验证，基本上都是需要技术人员编写程序，再通过计算机运行程序来实现，结果可用一般的传递函数和数学方程来描述。传感器传回来的数据是模拟量，但是计算机只能处理数字量，但是执行器产生动作必须是要模拟信号来驱动，所以，执行器接收到的数字信号会被转化成模拟信号，网络控制系统的结构图可表示为图1-6。

图1-6  网络控制系统结构图