随着工业自动化技术和信息技术的不断发展,建立统一开放的通讯协议和网络、实现信息网络和控制网络的融合成为网络控制系统急待解决的问题,工业以太网在技术和实际应用的适用性、可行性、发展性都具有很大优势,是解决上述问题的有效方法,成为网络控制系统的发展方向。确定性和实时性问题是工业以太网在网络控制系统中应用的关键问题,本文针对这一问题,研究工业以太网的应用与优化。 本文首先分析研究了网络控制系统通讯需求和通讯模型,在此基础上针对以太网的特性,分析研究了它在网络控制系统应用中的确定性和实时性问题存在的原因和解决方法,选择采用了全双工交换式技术作为工业以太网应用方案; 其次在对全双工交换式以太网进行深入分析研究的基础上,提出采用了基于令牌桶法的流量整形技术来保证全双工交换式以太网应用的可靠性和实时性问题。在此基础上,基于网络演算技术给出了全双工交换式以太网性能分析方法。 最后基于图分割模型,采用基于最优保留的遗传算法解决了网络结构优化问题来进一步提高系统性能,针对这一算法存在的问题,提出了基于模式处理和模拟退火操作的混合遗传算法,取得较好的成果,并对引入进化稳定策略进行了尝试。