网络控制系统(Networked control system, NCS),即控制回路通过实时网络闭环而成的反馈控制系统。系统中各部件(传感器、控制器和执行器)之间的信息交换都是通过网络完成的。它是一种全分布式的、网络化的实时反馈控制系统,是某个区域现场传感器、控制器、执行器和通讯网络的集合,提供设备之间的数据传输,使该区域内不同地点的用户实现资源共享和协调工作。尽管网络控制系统有许多优点,但是在实际分析设计中仍有很多亟待解决的问题,如网络延时、丢包以及多包传输等,其中最主要的问题就是网络产生的延时。网络传输延时的存在将大大降低控制系统的性能,例如超调量增大、恢复时间变长等,更严重的情况会使系统不稳定。因此,延时问题是网络控制系统中最受关注的问题之一。首先,本文介绍了网络控制系统的工业背景和研究现状,重点介绍了网络时延问题的研究进展。分析了网络控制系统时延产生的原因及特性,根据采样时间的不同和驱动方式的不同进行了建模分析。其次,本文采用Smith预估器与单神经元自适应PID相结合的方式,为了使用Smith预估器进行补偿,在时延分析的基础上,将执行器采用时钟驱动方式,控制器采用事件驱动,先把网络随机时延转变为固定时延,再根据纯滞后系统的特点,改进单神经元PID算法,由此得到基于时延补偿的单神经元PID控制器,较好地解决了Smith预估模型失配问题,增强了自适应能力。此种控制方案具有较好的自适应性和鲁棒性。此外,针对网络时延的特点,对时延的预测做了初步探讨,建立了基于最小二乘支持向量机的时延预测模型。最后,基于MATLAB/Simulink环境下的实时控制系统仿真工具箱TrueTime,对本文所设计控制器及所建立的时延预测模型进行了仿真。仿真结果表明,本文所用控制策略具有较好的鲁棒性,并验证了时延预测模型的有效性。