前言

20世纪以来，随着现代生产规模的不断扩大和控制系统结构的日益复杂，传统的点对点控制方式出现了越来越多的问题，如布线复杂、信息阻塞、维护困难、成本高。与此同时，随着新一代信息技术和现代控制理论的不断发展，一种新型控制方式——网络控制系统（Networked Control System，NCS）应运而生。

网络控制系统通过有线网络或无线网络将分布在不同地理位置的传感器、控制器和执行器连接起来，突破了地理位置的限制，形成了实时闭环控制系统，实现了智能现场设备集成和网络管理，使控制系统向结构网络化、节点智能化的方向发展。与传统的点对点控制方式相比，网络控制系统不仅可以降低布线成本、增强抗干扰能力、实现资源共享和远程分布控制、提高数据传输可靠性，还具有模块化、集成化、成本低、故障诊断和维护方便、易扩展、灵活性强等优点。

IEEE控制系统分会（IEEE Control System Society）创办了《网络系统控制学报》，表明网络控制系统领域的研究具有重要意义，建立和完善适应网络环境的控制策略是时代发展的需求。

由于经典控制理论及方法没有考虑通信网络的因素，因此不能直接将其应用于网络控制系统。众多学者针对网络控制系统的新特性，重新思考并设计了网络控制系统的优化策略，在复杂网络控制系统环境下提升了控制品质，改善了网络服务质量，使网络控制系统可以更好地服务于实际的生产生活。经过多年的发展，网络控制系统已经突破了传统点对点控制方式的局限，形成了全数字化、智能互联、多节点通信与控制的实时闭环控制系统。但目前市面上缺乏介绍网络控制系统的图书，这是编写本书的目的和意义所在。

本书从网络基础知识和网络控制系统的基本原理入手，系统地介绍了4种网络控制技术，具有较强的参考性、专业性。全书分为8章：第1章是绪论，主要内容包括自动控制的发展过程和网络控制系统的特点；第2章是网络基础知识，主要内容包括互联网概述、TCP/IP协议、互联网寻址系统、网络拓扑类型；第3章是网络控制系统，主要内容包括网络控制系统概述、网络控制系统的结构、网络控制系统涉及的内容与面临的问题、网络控制系统的建模分析与控制策略、网络控制系统的应用与发展；第4章是工业网络控制系统，主要内容包括工业以太网技术、工业无线技术；第5章是无线网络控制系统，主要内容包括无线网络控制系统概述、无线网络控制系统的结构与协作方式、无线网络控制系统的协议栈、无线网络控制系统的应用；第6章是物联网控制系统，主要内容包括物联网概述、物联网控制系统的定义与特点、物联网控制系统的基本结构、物联网控制系统的建模分析；第7章是信息物理系统，主要内容包括信息物理系统概述、信息物理系统的异构体系结构、信息物理系统面临的挑战；第8章是工业4.0与工业互联网，主要内容包括工业4.0、工业互联网、信息物理系统与工业4.0。

本书的出版得到了“北京建筑大学教材建设项目”和“2020年研究生教育教学质量提升项目”（J2020002）的资助。本书在编写过程中参考了大量同行专家的相关文献，在此表示感谢。作者还要感谢电子工业出版社为本书的出版给予的帮助和支持。

限于编写时间和作者水平，本书难免会有遗漏和不足之处，敬请广大专家和读者批评指正。

作者
2021年12月20日