随着网络技术、计算机技术的迅猛发展和控制系统规模的日益扩大，本世纪的控制系统将以网络为特征。网络控制系统NCS(Networked Control Systems,NCS),是指执行器、传感器、控制器通过网络构成的闭环反馈控制系统，它集控制技术和通信网络于一体，与传统的控制系统相比,具有配置灵活性强和可远程监测、高可靠性、安装与维护简便、系统成本低和信息资源能共享等诸多优点。它可以应用于几乎任何带有控制器的分布设备需要进行数据交换的场合，体现了控制系统向集成化、分布化、网络化、节点智能化的发展趋势。在网络控制系统中，工业以太环网比其他拓扑结构的工业以太网具有连接线数少、成本低、易于扩展维护的特点。目前对基于工业以太环网的网络控制系统还缺乏系统的研究，有很多问题有待解决。由于网络的引入和信道的共用，不可避免带来了许多问题：如网络拥塞、网络传输时滞、数据丢包、时钟异步等等。这些问题的存在，不但会降低网络控制系统的性能，甚至导致系统的不稳定，从而使得对基于工业以太环网的分布式运动控制系统的分析和设计变得异常复杂。为了解决以上问题，论文研究了基于工业以太环网的网络控制系统的通信协议，实现了工业以太环网的MAC层通信协议，所实现的工业以太环网的通信协议既能接收和发送工业以太环网的专用帧，也能接收和发送传统以太网的帧，可实现工业控制网络与企业信息网络的无缝连接，形成企业级管控一体化的全开放网络，保证工业以太环网的实时性。本论文对工业以太环网的信息调度算法、可调度分析和帧的丢失率做了深入研究，提出并证明了工业以太环网在所有帧同一时间释放的条件下，工业以太环网最低松弛度优先的信息调度算法是最优的信息调度算法的定理，仿真表明，工业以太环网最低松弛度优先的信息调度算法较Rate Monotonic(RM)及Earliest Deadline First(EDF)算法的丢包率低。论文论证了工业以太环网帧的可调度充分条件和周期帧的可调度充分条件的定理，在此基础上，研究了工业以太环网帧的丢失率存在上界的情况。论文采用根据状态转移矩阵的每列模的大小来判定线性时变离散随机系统稳定和渐进稳定的情况，该判据不但简便，而且适用范围广，对于任何线性时变离散系统都适用。将工业以太环网的丢包作为随机事件，并运用该判据研究了基于工业以太环网的网络控制系统的稳定和渐进稳定性的问题，用MATLAB仿真基于工业以太环网的网络控制系统的稳定和渐进稳定情况。随着网络控制系统规模的扩大和分布式控制技术的发展，通过网络互联的各个分布控制节点之间的时间同步变得越来越重要，时间同步的目的就是将时间基准准确地传递到各个控制节点。虽然2002年出现的IEEE1588标准（网络化测量和控制系统的精确时钟同步协议，通常称为Precision Time Protocol[PTP]）及2008年出现的IEEE-2008版本，但出于成本考虑，普通节点的时钟振荡器还是以石英晶体振荡器为主，节点内部时钟的时间误差不可避免。论文将时间误差作为一个随机过程加以考虑，研究了基于时间误差的网络控制系统稳定、渐近稳定的情况。论文针对工业以太环网的通信协议、调度算法、可调度分析、丢包率和基于工业以太环网的网络控制系统的稳定性做了深入的研究，对基于工业以太环网的网络控制系统的研究具有重要理论价值及实践指导意义。