随着网络信息技术的高速发展，网络虚拟实验室在现代教育教学中扮演着越来越重要的角色，它的出现节约了大量的教育经费，使实验资源得到了充分的利用，并为实验人员提供了更宽松的实验环境和更灵活的实验时间。它是实验教学的一个发展方向，同时也是当前研究的热点课题之一。本文在分析国内外虚拟实验室研究现状的基础上，研究并开发了基于网络的虚拟实验室系统，并针对控制工程理论设计了各类实验。首先，本文对网络虚拟实验室的体系结构进行了分析比较，根据具体情况确定了采用基于B/S体系结构构建网络虚拟实验室，对人员登陆管理系统的总体框架进行了设计，并详细阐述了各个模块的功能。其次，回顾了经典控制理论的相关知识，分析并阐述了子空间系统辨识算法和状态空间模型预测控制算法；根据所叙述的控制理论基于LabVIEW开发了控制工程虚拟仪器系统，其中的控制系统时域分析、频域分析、稳定性分析和控制系统校正是对经典控制的相关理论进行验证；单容水箱实验是通过对工业中常见的单容水箱进行数学建模并仿真的实验；质量-弹簧-阻尼系统实验是将PID的校正与控制和实际系统相联系的实验；四容水箱系统的实验通过引入多输入多输出的子空间系统辨识算法得到系统的数学模型，并将该模型应用到了状态空间模型预测控制中实现对四容水箱系统的有效控制。本文设计并研究的基于网络的虚拟实验系统具有良好的可扩展性，可以在今后的使用过程中根据实际情况进行新实验的设计和添加，以适应实际需要。最后，对本课题进行的研究设计进行了总结，并对进一步的研究提供了建议。