随着网络技术在各个领域中的应用增多，网络引入到控制系统所带来的实时性和调度问题成为亟待解决的难题，是当前网络控制系统研究领域中的一个热点课题。实时性是网络控制系统性能的重要体现，但是网络协议往往达不到系统的设计需求。另外，随着控制系统的规模不断扩展，网络控制系统资源的受限特征日趋显著，而资源受限往往会造成信息延迟、系统控制性能降低和资源利用率降低等问题，从而无法有效地保证网络控制系统的各项指标。有必要采用新的分析方法和新的调度策略对系统的实时性和可用资源进行重新评估，并实现网络控制系统的整体优化。因此，对网络控制系统的实时性和调度进行分析和研究不仅具有重要的理论价值，同时具有广泛的应用研究背景和意义。 本文的课题得到了国家自然科学基金重点项目(60334010)、国家自然科学基金项目(60474047)、高等学校博士学科点专项基金项目(20030561013)和广东省自然科学基金项目(31406)的部分资助。本文主要采用理论分析、实际应用设计和实验验证相结合的方法，对基于CAN总线的网络控制系统的实时性和调度问题进行了研究。 首先，概述了网络控制系统、现场总线技术和CAN总线技术，重点对CAN总线实时性和反馈实时调度研究进展及现状进行了分析和总结。在CAN实时性研究方面，采用实时在线检测来评价CAN在应用过程中的实时性问题。针对信息的冲突问题，采用了灵活的调度方法来提高系统的实时性。优化设计是改善系统实时性的一个重要方面，从实际应用的角度，考虑了CANopen协议的实现问题和网络化机械控制系统设计与调度问题，并将遗传算法引入到CANopen系统优化过程中，实现了系统抖动的最小化。从资源受限的角度，重点研究了基于CAN总线的多回路网络控制系统调度问题。结合实际CAN总线的实时特性，采用动态优先级调度与时延补偿相结合的策略，实现了多回路网络控制系统的调度与控制。 本文主要研究工作的内容和创新点包括以下几个方面： 1．根据CAN报文响应时间的数学模型，建立了CAN网络控制系统的网络时延模型，分析了位填充对报文传送的影响。通过在线检测CAN报文延迟时间，分析了报文实际传输时延与理论分析的差异，并从反复实验的反馈中进行总结和验证，指出错误帧和网络负载是造成较大网络时延的直接原因。 2．为了解决周期性报文的瞬间冲突问题，提出了基于主节点的分时分组调度策略，讨论了调度策略的实现问题。通过不同的初始相位和不同的释放时间来实时调度系统中的周期性报文，提高了CAN系统的可调度性，并减小了因报文冲突所造成的延迟时间。实验表明，所提出的调度策略有效地减少了周期性CAN报文瞬间的冲突对报文实时性的影响。 3．基于对CANopen协议的分析，讨论了其实现问题。在CANopen协议实现的基础上，针对CANopen网络调度问题，提出了基于遗传算法的优化调度策略来减少TPD0数据在传输过程中的抖动。以系统的抖动和最小化为目标，采用遗传算法来调整TPDO的发送周期和响应时间，通过交叉操作和自适应变异操作来改善优化过程，并最终给出最优的调度方案，进一步提高了TPDO数据传输的实时性。 4．基于CAN的实时特性，对产品装配ICT装备进行了网络化设计，提出了软硬件的设计思路和设计方法。结合报文的实时性问题，提出了动态优先级调度的实现方法，对系统的通信进行了优化。 5．针对资源受限的CAN网络控制系统的调度问题，扩展了基于固定优先级的可调度理论。根据资源利用和系统性能的变化，提出了各控制回路采样周期的自适应实时调整算法，并采用优先级按类分配的方法，获得资源利用的最大化，提高了网络控制系统的整体性能，从而解决了多回路共享网络资源的网络控制系统的不可调度问题和性能优化问题。 6．针对实际CAN总线的多回路网络控制系统的调度与控制，提出了以动态优先级分配算法与时延补偿相结合的策略，实现系统的有效控制与调度。通过所构建的CAN实验平台，验证了策略的有效性。