网络控制系统是将网络作为控制闭环一部分的计算机控制系统。以太网传输速率快速增加和交换技术的发展,加速了网络控制系统的工程应用。本文对基于交换式以太网的网络控制系统进行了研究,内容如下:1)研究了基于交换式以太网的网络控制系统中时延和拥塞控制问题。介绍了交换式以太网的特点,分析网络时延组成;介绍影响网络服务质量进而影响控制质量的网络拥塞问题,分析了网络拥塞产生的原因和常用解决办法。通过实验,验证了区分服务(DiffServ)技术对缓解网络拥塞、提高控制数据的QoS的有效性。通过FIFO、PQ、SRR队列调度方法的对比实验研究,分析了这些调度方法下的网络时延特点。2)研究了基于控制质量和区分服务技术的队列调度算法。首先改进了一种基于优先级的以太网的控制信息分类的静态调度方法。其次给出了一种根据控制误差动态改变实时控制信息和传输队列优先级的调度方法。最后利用网络控制系统实验平台,验证所提方法的有效性。3)研究了基于死区调度和预测控制的网络控制系统协同设计方法。首先,通过仿真给出了确定死区阈值的方法,并通过综合考虑控制误差和误差变化,降低了控制系统输出的极限环振荡现象。其次,通过对死区内丢失数据的预测,降低死区对控制系统性能的影响。最后,实验验证了所提方法的有效性。4)设计并实现了基于交换式以太网的NCS半实物实验平台。介绍了实验平台的结构、原有半实物网络化伺服控制演示系统和网络实验平台软件设计关键技术。设计并实现了模拟仿真软件,介绍了优先级队列调度的实现方法。