利用无线通讯网络实现地域上分布的、可移动的现场传感器、控制器及执行器之间的信息相互交换，以达到被控对象的实时反馈控制，这样一类被称为“无线网络控制系统”的新型控制系统近年来得到了广泛的关注。与传统的点对点控制系统或有线网络控制系统相比，基于控制技术、网络技术、射频通讯技术和计算机技术实现的无线网络控制系统具有可实现资源共享、高的诊断能力、高度移动性、减少系统布线、增加系统的柔性和鲁棒性、安装维护方便等诸多优点，可在众多领域应用，成为控制领域的研究热点之一。然而，无线网络中的随机延时、丢包、低通讯带宽、通讯约束等问题也使无线网络控制系统的分析和设计变得异常复杂。本文针对一类在无线传感器网络基础上实现的无线网络控制系统，结合现代控制理论和射频通讯理论，通过实验和仿真对这类无线网络控制系统进行了研究，着眼于提高闭环控制系统的稳定性、减少网络延时对闭环控制系统性能的影响，从控制和网络两个角度提出了新的延时补偿算法。本文的主要工作如下：1．设计了一种基于IEEE 802.15.4／Zigbee通讯协议的、可用于无线网络控制系统和无线传感器网络研究的实验平台。该实验平台有助于理解无线网络控制系统，为本文的后续研究提供理论验证手段，同时，也给网络控制算法、实时调度算法、路由协议算法等理论研究者提供一种实际的算法验证平台。2．分析了利用IEEE 802.15.4／Zigbee通讯协议所实现无线网络控制系统中延时的组成，在此基础上，以实验手段探讨了不同网络因素对网络控制系统延时的影响。研究结果表明，为了减少网络延时，需要综合分析考虑采样周期、传输路由、信道条件、信号质量等因素。3．提出了一种基于Takagi-Sugeno模糊模型的简化模糊控制算法，并将其应用在基于无线传感器网络实现的直流无刷电机控制系统实验平台上，分析了网络的存在对控制系统的影响。在此基础上，对所提出的简化模糊控制算法进行了改进，改进后的控制算法可有效补偿随机网络延时对控制系统的影响。4．针对一类具有随机网络延时的无线网络控制系统，通过将网络延时作为模糊规则的前件变量，提出了一种新的基于Takagi-Sugeno模糊模型的网络控制系统建模方法；在此基础上，通过分析实时输入与模糊模型之间的映射关系，对模糊模型进行了简化；利用Lyapunov稳定性分析理论和线性矩阵不等式等工具推导了闭环网络控制系统的可镇定条件，进而设计了相应的模糊状态反馈控制器。5．考虑一类基于无线网络实现闭环的控制系统，分析了无线传感器网络中采用的多跳射频通讯方式对系统延时的影响；针对这种具有可变延时的闭环网络控制系统，提出了一种基于客户机-服务器模型的LQR输出反馈控制策略，并利用文献结论和线性矩阵不等式等工具，将闭环系统转换为一个切换控制系统，推导了系统的稳定性条件，在此基础上，给出了控制器的参数优化办法。6．针对基于无线传感网络实现的无线网络控制系统，从网络通讯的角度分析了网络延时的组成，在此基础上，提出了一种实现最小网络延时的路由算法，对路由算法的设计和实现进行了详细叙述。最后，对全文进行了概括性总结，提出了理论和应用上有待进一步深入研究的问题。