无线网络控制系统利用无线通信网络将传感器、控制器和执行器连接起来,实现反馈控制。利用无线通信网络能实现完全的移动操作,柔性安装和快速配置,同时还能减少维护成本,因此采用无线网络的控制具有广阔的应用前景。与基于有线通信网络的控制一样,无线网络通信不可避免地会产生传输时延、数据包丢失、时钟同步等问题,将导致控制系统性能下降,甚至引起系统不稳定:而且由于无线信道的衰减性和易受干扰,网络节点移动造成网络拓扑结构的易变性,使得无线网络具有更明显的时变特性,对于无线网络控制系统,传统的控制理论很难解决这些问题,新的理论和方法有待进一步的研究。本文首先分析了无线通信网络中数据包通信延迟的特性。通过将IEEE802.11的介质访问控制机制描述为二维马尔可夫模型,得到在非饱和条件下求解通信延迟概率分布算法。将这一算法推广到采用多跳自组织结构的无线网络,针对隐终端和数据包转发问题,改进了求解数据包端到端通信延迟分布算法。利用网络延迟分布模型,提出一种无线网络通信的节点准许控制机制,从而保证端到端通信具有有界延迟。分析了采用通信网络实现远程状态估计面临的问题,针对使用多传感器和存在测量数据丢失的远程状态估计,提出一种基于多传感器调度的时变卡尔曼滤波器。研究了滤波器估计误差的统计特性,证明状态估计误差的方差存在上边界和下边界,得到了估计误差边界的存在条件和求解方法。利用估计误差边界得到求解最优传感器选择概率的梯度搜索算法。当远程估计器采用最优选择概率调度各传感器工作时,能得到最优的估计性能。并利用数值仿真实验对这些结论进行了验证。为实现控制的实时性和控制性能的最优化,无线网络控制系统需要采用适当的控制策略。本文提出一种时隙化控制策略,将控制周期分成多个时隙,利用时隙时间驱动执行器输出控制命令,将通信延迟分布的随机性转化为时隙切换的随机性,大大简化了系统模型。时隙切换和数据包丢失过程满足马尔可夫过程的网络控制系统可以描述为马尔可夫线性切换系统,提出利用线性矩阵不等式方法分析时隙化控制系统的随机稳定性,并通过求解凸优化问题得到H_∞控制器综合方法。研究了时隙化网络控制系统LQR状态反馈控制器和输出反馈控制器的综合问题,通过数值仿真分析了影响系统控制性能的时隙化参数,如采样周期、时隙数等。针对无线通信延迟时变性强的特性,提出了一种自适应时隙化网络控制器,采用延迟预测器根据当前的通信参数(节点数、数据转发次数、节点的数据产生速度等)预测未来一段时间内数据包的延迟分布,控制器根据预测的延迟分布在线更新控制参数,从而获得最优的控制性能。对于具有有界通信延迟的无线网络控制系统,分析了系统的随机稳定性,通过求解一组线性矩阵不等式的最优解得到系统鲁棒H_∞控制器综合方法。最后对全文所作的工作进行了总结,并指出了下一步研究的方向。