无线网络化控制系统近几年发展迅猛,凭借其无电缆、易于搭建、维护等优势已经成为工业界广泛的研究方向之一。IEEE 802.15.4标准的低功耗、低时延的特点,使其在无线通信协议标准中脱颖而出。然而,一方面IEEE 802.15.4在竞争访问周期采用的CSMA/CA传输方式使得当星型网络规模较大时无法保障传输的成功率;另一方面在无竞争周期使用GTS传输时,协调器刷新网络的时间周期不能低于15.36ms,这在实际工业应用中不足以满足需求。并且不同的工业设备对时间的敏感程度不同,其需求的时延也不完全相同,仅仅使用GTS不足以满足各种各样时延需求的设备的条件。本文结合国内外的研究成果,针对多延时的无线网络化控制系统进行研究。本文首先阐述了IEEE 802.15.4的基本内容,总结了近几年对IEEE 802.15.4的研究现状和应用。然后在使用TDMA替代CSMA/CA传输方式的基础上,提出了使用多时延的网络模型和算法。其基本思想是在保证最低传输时延满足工业需求的前提下,将不同的时延需求的设备进行分组,使其在有限的网络资源下容纳更多的设备。首先,设备要与协调器的第一次握手来请求接入网络。协调器根据设备的时延需求对设备进行分类,将同一类时延的设备分配到不同的超帧周期,从而完成网络设备的扩容。本文通过理论建模,数据传输实验,以及实际的闭环网络化电机控制实验,验证了多时延网络化控制系统的合理性和有效性。