网络控制系统(NCSs)是指通过网络形成闭环的反馈控制系统。与基于点对点结构的传统控制系统相比,NCSs具有减少电缆使用、便于安装、调试、维护和管理等诸多优点,特别是互联网的普及,随着各种移动通讯设备接入互联网,操作人员可在现场之外,不受时间和空间限制,通过NCSs实现各种远程控制功能。但是由于NCSs采用分时复用的数据传输机制,同时也带来了一些新问题,如时延、丢包、时钟同步和数据包乱序等。这些问题导致传统控制理论应用的前提——“同步控制、无时延采样和执行”无法满足。为了科学地分析和综合NCSs,必须完善和发展现有控制理论。本文针对具有时变、有界时延和丢包的网络控制系统,研究了它的稳定性分析、控制器设计和鲁棒控制等方面的内容。为了掌握时延和丢包的典型特征,分析了数据在相邻节点间传输时网络时延的组成、产生原因以及影响因素等方面内容,进而讨论了闭环回路时延和丢包的组成。给出了最大时延上界(MDB)和最大允许时延上界(MADB)这两个基本概念的明确定义,其中后者是用于评价时滞系统保守性的重要标准。运用线性离散系统理论,用实例分析了具有时延和丢包NCSs的动态性能,并利用MATLAB/Simulink软件进行仿真,得到了阶跃响应曲线,通过计算和仿真结果的对比,定性地讨论了传输时延和丢包对控制性能的不同影响,提出了时延比丢包具有更大危害性的观点。假设传感器采用时钟驱动,控制器和执行器采用事件驱动,通过引入输入时延的概念,将具有随机、有界传输时延和丢包的NCSs建模为连续时间时滞系统模型,并利用Lyapunov-Krasovski i定理推导出具有LMI形式的NCSs渐近稳定判据和控制器设计算法。不同于已有文献中基于形如牛顿-莱布尼茨公式或系统状态方程的零等式的自由权矩阵方法,本文通过引入带约束的自由权矩阵来消除在计算李雅普诺夫范函导数时产生的积分项,增加了自由权矩阵个数,从而使计算结果的保守性得到明显改善。另外,本文还进一步纠正了在大多数同类文献中舍弃李亚普诺夫泛函导数的某个非正积分交叉项的做法,通过合理的上限约束技术,即利用带约束的自由权矩阵消除该交叉项,显著减小了系统保守性。建模误差和噪声干扰等因素导致模型不确定性在控制系统中广泛存在,因此有必要研究系统参数在一定范围内变化的网络控制系统的鲁棒控制问题。假设系统具有范数有界型不确定性,利用Lyapunov-Krasovski i定理得出具有随机、有界时延和丢包的NCSs状态反馈鲁棒渐近稳定判据和镇定算法。同时,由于大多数控制系统的状态无法全部测量,采用输出反馈控制器的NCSs更具有一般性,因此本文还研究了NCSs输出反馈鲁棒稳定和镇定问题。现有文献一般先得到状态反馈结论,并通过将输出方程代入状态反馈稳定判据,从而得到输出反馈结论,无法进一步得出具有LMI形式的保守性较小的镇定算法。本文采取了截然不同的做法,将输出向量表示为受到输出方程约束的独立变量,推导出具有LMI形式的控制器设计算法,可利用MATLAB软件的LMI工具箱进行求解。考虑到上述结果均以系统稳定性为设计目标,而很多控制系统除了要求稳定性之外,还需要达到一定的性能指标,因此本文针对具有参数不确定性和外部扰动的NCSs,提出了输出反馈H∞控制器的设计方法,使系统能够满足抑制一定扰动的要求。为了进一步减小系统保守性,假设传感器和执行器采用时钟驱动、控制器采用事件驱动,将具有随机、有界时延和丢包的NCSs建模为离散时间时滞系统模型。在构造李亚普诺夫泛函时,通过增加带时延下限参数的子项,推导出与输入时延上下限分别相关的渐近稳定条件和镇定算法,由于时延下限大于零时,会相应地缩小输入时延的变化范围,因此这里得到的结论可以在一定程度上改善保守性。另外,对于具有时延和丢包NCSs的分析和综合问题,现有文献都采取了将时延和丢包简单叠加后转变为输入时延的做法,没有区分两者对系统性能的不同影响,因而保守性比较大。本文通过分析丢包数的变化规律,得出连续丢包数具有递增的数学特性,然后根据该性质构造了全新的带最大丢包数参数的李亚普诺夫泛函子项,推导出与传输时延和连续丢包数分别相关的渐近稳定条件和镇定算法,通过实例仿真可知,系统保守性得到了明显改进。