将网络引入串级控制系统,使其控制回路通过实时网络闭合,便形成了网络化串级控制系统(Networked Cascade Control System, NCCS)。NCCS是一种特殊的网络控制系统,它充分结合了网络控制系统和串级控制系统的优点,不仅可以大大降低系统的成本、提高系统诊断维护水平,还可以快速克服内部扰动,提高系统的工作效率。网络的引入在给我们带来方便的同时,也增加了系统分析和设计的复杂性,给系统带来很多问题,最明显的就是要考虑网络诱导时延对系统的影响,以及由于网络传输不可靠性而存在的数据包丢失的现象。网络诱导时延和数据包丢失的存在将导致控制系统的性能下降,甚至使系统不稳定。本文主要考虑了NCCS中存在的时延和数据包丢失问题,研究了网络化串级控制系统的模型预测控制算法。本文以网络化串级控制系统为研究对象,首先介绍了网络化串级控制系统的研究背景、存在的基本问题以及发展现状。然后,根据不同的配置方式和网络存在的不同位置,介绍了网络化串级控制系统的四种结构形式,并针对基于现场总线的Type Ⅱ NCCS进行研究,在网络诱导时延和数据包丢失情况下分别对其进行建模分析。针对网络诱导时延和数据包丢失现象,本文研究了网络化串级控制系统的模型预测控制。在数据包丢失网络化串级控制系统Markov建模的基础上,研究了数据包丢失NCCS的状态反馈模型预测控制算法,使得闭环NCCS渐近稳定的同时滚动优化系统的性能指标；考虑到在实际的工业生产过程中,系统的状态往往不能完全测量到,只能采用输出反馈控制。所以,在网络诱导时延小于一个采样周期的情况下,研究了时延网络化串级控制系统的输出反馈模型预测控制算法。本文研究的网络化串级控制系统的模型预测控制算法继承了预测控制的诸多优点,通过仿真实例验证了本文所提出方法的有效性和可行性。