网络控制系统(Networked Control Systems,NCS)是基于网络平台的控制系统。通信网络的引入,一方面给控制系统的设计带来了便利,使网络控制系统在冶金、化工、机械制造等领域得到广泛应用;但另一方面也带来了一些问题,例如,数据包丢失,数据包乱序、网络时延等。目前,关于采用网络控制系统调度策略来提高网络控制系统性能的研究是一个重要的研究方向,其研究对推动控制理论的发展具有重要的理论价值和实际应用意义。本文主要研究网络控制系统变采样周期动态调度方法,兼顾网络控制系统的网络性能和控制性能,提出一种多回路网络控制系统变采样周期动态调度策略,以其改善网络控制系统的性能。本文主要内容包括:多回路网络控制系统变采样周期动态调度策略的提出。本文分析了采样周期对网络控制系统性能的影响,讨论了基于模型参数、调度算法和预测控制的变采样周期调节方法。并在此研究基础上,提出一种多回路网络控制系统变采样周期动态调度策略,即在网络控制系统平台上设置一个包含网络状态监测模块、调度算法模块、优先级调度模块和据发送模块的变采样周期动态调度器。网络状态监测模块,监测网络时延参数和控制系统输出参数;并基于过程控制的对象连接与嵌入(OLE for Process Control,OPC)通信技术将网络时延传输至调度算法模块。调度算法模块,基于监测的网络时延参数,采用预测算法对下一时刻网络时延做出预测;在限定的网络利用率约束下,确定下一时刻采样周期预测值,并根据控制系统输出误差性能指标,确定是否调节控制回路采样周期。优先级调度模块,根据控制系统输出误差大小确定调节采样周期控制回路优先级。数据发送模块,采用OPC通信技术将采样周期分配至各控制回路。网络时延的实验测量。因为获取网络时延参数的测量值是多回路网络控制系统变采样周期动态调度策略的基础和前提,所以本文对网络时延测量方法进行了讨论,研究了基于数据包大小和网络数据传输速率对网络时延的影响。并采用基于可编程控制器(Programmable Logic Controller,PLC)扫描周期的网络时延测量方法,获取了网络时延实验数据,为进一步的网络时延的建模与预测准备了数据样本。网络时延建模和预测。根据网络状态监测模块监测的网络时延样本,建立了网络时延的自回归滑动平均(Auto Regressive Moving Average,ARMA)模型,调度算法模块根据所建立的ARMA模型,采用鲁棒Kalman滤波参数估计方法对模型参数做出估计,并结合最小方差法,实现了对下一时刻网络时延的预测。针对根据提出的预测算法,运用Matlab软件编写了算法程序,开展了相关仿真研究。仿真结果表明,网络时延的预测值趋近于真实值。变采样周期动态调度的实现。为了验证变采样周期动态调度策略的可行性,搭建基于PROFIBUS网络的实验平台,设计了通讯测试程序,实现采样周期动态调节。采用基于PLC扫描周期的网络时延测量方法获得网络时延值;基于OPC通信技术实现了服务器和客户端的数据传输;客户端的Matlab软件根据在线测量网络时延值,完成所提出的预测算法,根据系统输出误差指标来确定控制回路调节采样周期优先级;采用OPC通信技术进行数据传输,输出改变各个控制回路的采样周期,实现了对各控制回路采样周期的分配。