1、过程控制系统李国勇 何小刚电子工业出版社目 录1.过程控制的要求与任务2.过程控制系统的组成与特点3.过程控制系统的性能指标4.过程控制系统的设计5.过程控制的发展与趋势本章小结第1章概述控制系统分类方式繁多，从应用场合分可以分为过程控制系统与运动控制系统两大类。运动控制系统主要指那些以位移、速度和加速度等为被控参数的一类控制系统，例如以控制电动机的转速、转角、为主的机床控制和跟踪控制等系统；过程控制系统则是指以温度、压力、流量、液位（或物位等）、成分和物性等为被控参数的流程工业中的一类控制系统。这两类控制系统虽然基于相同的控制理论，但因控制过程的性质、特征和控制要求等的不同，带来了控制思路、
2、控制策略和控制方法上的区别。本书仅讨论与过程控制系统有关的内容。生产过程是指物料经过若干加工步骤而成为产品的过程。该过程中通常会发生物理化学反应、生化反应、物质能量的转换与传递等，或者说生产过程表现为物流变化的过程。伴随物流变化的信息包括体现物流性质（物理特性和化学成分）的信息和操作条件（温度、压力、流量、液位或物位、成分和物性等）的信息。1.1 过程控制的要求与任务生产过程的总目标，应该是在可能获得的原料和能源条件下，以最经济的途径将原物料加工成预期的合格产品。为了达到该目标，必须对生产过程进行监视与控制。工业自动化涉及的范围极广，过程控制是其中最重要的一个分支。过程控制一般是指工业生产中连
3、续的或按一定程序周期进行的生产过程的自动控制，它覆盖了许多工业部门，例如电力、石油、化工、冶金、炼焦、造纸、建材、轻工、纺织、陶瓷及食品等。因而，过程控制在国民经济中占有极其重要的地位。过程控制主要针对六大参数，即温度、压力、流量、液位(或物位)、成分和物性等参数的控制问题。但进入20世纪90年代后，随着工业和相关科学技术的发展，过程控制已经发展到多变量控制，控制的目标再也不局限在传统的六大参数，尤其是复杂工业控制系统，它们往往把生产中最关心的诸如产品质量、生产效益、能量消耗等作为控制指标来进行控制。为了实现过程控制，以控制理论和生产要求为依据，采用模拟仪表、数字仪表或计算机等构成的控制总体，
4、称为过程控制系统。其控制目标是人们对品质、效益、环境和能耗的总体要求。图1-1表示转炉供氧量控制系统。转炉是炼钢工业生产过程中的一种重等要设备。熔融的铁水装入转炉后，通过氧枪供给一定的氧。其目的是使铁水中的碳氧化燃烧，以不断降低铁水中的含碳量。控制吹氧量和吹氧时间，可以获得不同品种的钢产品。图1-1 转炉供氧控制系统由图1-1可见，从节流装置采集到的氧气流量，送入流量变送器FT，再经过开方器，其结果送到流量控制器FC，流量控制器FC根据氧气流量的测量值与其设定值的偏差，按照一定的控制算法输出控制信号，去控制调节阀的开度，从而改变供氧量的大小，以满足生产工艺的要求。图1-1 转炉供氧控制系统通常
5、，将系统中被控制的物理量称为被控变量，而被控变量所要求的理想值称为设定值或给定值。设定值是系统的输入变量，被控变量是系统的输出变量。过程控制系统一般有如下两种运行状态。一种是稳态，此时系统没有受到任何外来干扰，同时设定值保持不变，因而被控变量也不会随时间变化，整个系统处于稳定平衡的工况。另一种是动态，当系统受到外来干扰的影响或者在改变了设定值后，原来的稳态遭到破坏，系统中各组成部分的输入输出变量都相继发生变化，尤其是被控变量也将偏离原稳态值而随时间变化，这时就称系统处于动态。经过一段调整时间后，如果系统是稳定的，被控变量将会重新达到新设定值或其附近，系统又恢复稳定平衡工况。工业生产对过程控制的
6、要求是多方面的，最终可以归纳为安全性、稳定性和经济性。1安全安全性性2稳稳定定性性3经济经济性性因此，过程控制的任务是在充分了解、掌握生产过程的工艺流程和动静态特性的基础上，根据上述三项要求，应用理论对控制系统进行分析与综合，以生产过程中物流变化信息量作为被控变量，选用适宜的技术手段，实现生产过程的控制目标。工业生产过程通常分为连续过程和间隙过程。连续过程是指整个生产过程是连续不间断地进行，一方面原料连续供应；另一方面产品源源不断地输出。例如，电力工业中电能的生产，石油工业中汽油等石化产品的生产等。至于间歇过程形式，无论其原料或者产品都是一批一批地加入或输出，所以又称为批量生产。例如，食品、酿
7、造中的发酵，某些制药企业的微生物培养，油脂企业的酯化等。间歇生产的特点是中转环节多、切换频繁，也即在生产过程中需要不断地切换操作，而且利用同一个装置却要生产出多种产品。所以，间歇过程的控制不仅需要不同的控制策略，也需要一系列逻辑操作工序来加以保证。过程控制中连续过程所占的比重最大，涉及石油、化工、冶金、电力、轻工、纺织、制药、建材和食品等工业部门。本文主要讨论连续过程的控制。1.2 过程控制系统的组成与特点1.2.1 过过程控制系程控制系统组统组成成在生产过程中有各种各样的控制系统，图1-2所示为几个简单控制系统的示例。图1-2所示为管道仪表流程图（P&ID），也称带测控点的工艺流程图。图1-
8、2过程控制系统一般由被控过程（或称被控对象）、检测变送仪表、执行器和控制器（或称调节器）等环节组成。1被控过程2检测变送仪表3执行器4控制器5报警、保护和连锁等其他部件2.过过程控制系程控制系统统特特点点1.工工业业生生产过产过程的特程的特点点由于过程控制主要是指连续工业生产过程的控制，故工业生产过程的特点主要指连续工业生产过程的特点。工业生产过程伴随着物理化学反应、生化反应、物质能量的转换与传递，是一个十分复杂的大系统，存在不确定性、时变性以及非线性等因素。因此，过程控制的难度是显而易见的，要解决过程控制问题必须采用有针对性的特殊方法与途径。工业生产过程常常处于恶劣的生产环境中，同时常常要求
9、苛刻的生产条件，如高温、高压、低温、真空、易燃、易爆或有毒等等。因此，生产设备与人身的安全性特别重要。由连续生产的特征可知，工业生产过程更强调实时性和整体性。协调复杂的耦合与制约因素，求得全局优化，也是十分重要的。2.过过程控制系程控制系统统的特的特点点(1)被控过程的多样性工业生产过程涉及到各种工业部门，其物料加工成的产品是多样的。同时，生产工艺各不相同，如：石油化工过程、冶金工业中的冶炼过程、核工业中的动力核反应过程等等，这些过程的机理不同，甚至执行机构也不同。因此，过程控制系统中的被控对象（包括被控变量）是多样的，明显地区别于运动控制系统。(2)控制方案的多样性由工业生产过程的特点以及被
10、控过程的多样性决定了过程控制系统的控制方案必然是多样的。这种多样性包含系统硬件组成和控制算法以及软件设计。对于图1-1和图1-2所示的简单过程控制系统，早期的控制器采用的是模拟调节仪表，如果将控制器、执行器和检测元件与变送器统称为常规检测控制仪表，则一个简单的过程控制系统可以被认为是由被控过程和常规检测控制仪表两部分组成，这样的系统也称之为常规仪表过程控制系统。随着现代工业生产的发展，工业过程越来越复杂，对过程控制的要求也越来越高，传统的模拟式过程检测控制仪表已经不能满足控制要求，因而采用计算机作为控制器组成计算机过程控制系统。从控制方法的角度看，有单变量过程控制系统，也有多变量过程控制系统。
11、同时，控制算法多种多样，有PID控制、复杂控制，也有包括智能控制的先进控制方法等等。(3)被控过程属慢过程，且多属参数控制过程控制系统中，为了连续、稳定的生产，经常涉及大量的物料及能量储存，尤其是随着生产规模的日益扩大，这种能量及物料储存的装置也日益增大，这直接导致了过程对象常常是一些缓慢的过程，以就是说，过程对象常常是一些有纯滞后或大时间常数的过程。例如，隧道窑由于蓄热能力很强，导致以燃料喷嘴为输入，窑道中心为输出对象的时间常数往往要达到小时甚至天的数量级。由于过程控制涉及到的系统是靠连续的物理或化学变化达到生产目的，期间涉及到大量的传热、传质及复杂的物理、化学变化，通常这些过程不是由一两个
12、参数决定的。因此，过程控制系统往往是多参数的，且这些参数是互相影响的。(4)定值控制是过程控制的主要形式为了确保安全，平稳、高效的运行，大多数过程控制系统面对的生产多是要求某些参数的稳定，也即要求被控参数为某一定值。因此，大多数过程控制系统属于定值控制系统。定值控制系统的特点是系统对给定的跟踪能力的要求低于运动控制系统，但要求较高的抗干扰能力。(5)过程控制系统有多种分类方法按被控参数分类：可分为温度过程控制系统、压力过程控制系统、流量过程控制系统、液位或物位过程控制系统、物性过程控制系统和成分过程控制系统等；按被控变量数分类：可分为单变量过程控制系统和多变量过程控制系统；按设定值分类：可分为
13、定值过程控制系统、随动（伺服）过程控制系统和程序过程控制系统；按参数性质分类：可分为集中参数过程控制系统和分布参数过程控制系统；按控制算法分类：可分为简单过程控制系统、复杂过程控制系统和先进或高级过程控制系统；按控制器形式分类：可分为常规仪表过程控制系统和计算机过程控制系统。1.3 过程控制系统的性能指标工业生产过程对控制的要求，可以概括为准确性、稳定性和快速性。另外，定值控制系统和随动（伺服）控制系统对控制的要求既有共同点，也有不同点。定值控制系统在于恒定，即要求克服干扰，使系统的被控参数能稳、准、快地保持接近或等于设定值。而随动（伺服）控制系统的主要目标是跟踪，即稳、准、快地跟踪设定值。根
14、据过程控制的特点，主要讨论定值检测的性能指标。图1-3 过程控制系统的阶跃响应曲线图1-3为一个过程控制系统的阶跃响应曲线。1.3.1 单项单项性能指性能指标标1.衰减比和衰减衰减比和衰减率率衰减比是衡量一个振荡过程的衰减程度的指标，它等于系统阶跃响应曲线两个相邻的同向波峰值之比，如图1-3中所示，即衰减比可表示为衡量振荡过程衰减程度的另一种指标是衰减率，它是指每经过一个周期以后，波动幅度衰减的百分数，即衰减率可表示为2.最大最大动态动态偏差和超偏差和超调调量量最大动态偏差是指设定值阶跃响应中，过渡过程开始后第一个波峰超过其新稳态值的幅度，如图1-3中的。最大动态偏差占被控变量稳态变化幅度的百
15、分数称为超调量。对于二阶振荡过程而言，超调量与衰减率有严格的对应关系，即超调量可表示为3.残余偏残余偏差差残余偏差是指过渡过程结束后，被控变量新的稳态值与新设定值r之间的差值，它是控制系统稳态准确性的衡量指标。4.调节时间调节时间和振和振荡频荡频率率调节时间是从过渡过程开始到结束所需的时间。理论上它需要无限长的时间，但一般认为当被控变量已进入其稳态值的5范围内，就算过渡过程已经结束。因此，调节时间就是从扰动开始到被控变量进入新稳态值的5范围内的这段时间，在图中以表示。调节时间是衡量控制系统快速性的一个指标。1.3.2 综综合性能指合性能指标标也称为误差积分指标。它是过渡过程中被调量偏离其新稳态
16、值的误差沿时间轴的积分。无论是误差幅度大或是时间拖长都会使误差积分增大，因此它是一类综合指标，希望它愈小愈好。误差积分可以有各种不同的形式，常用的有以下几种：(l)误差积分(IE)(2)绝对误差积分(IAE)(3)平方误差积分(ISE)(4)时间与绝对误差乘积积分(ITAE)以上各式中，见图1.3。采用不同的积分公式意味着估计整个过渡过程优良程度时的侧重点不同。例如ISE着重于抑制过渡过程中的大误差，而ITAE则着重惩罚过渡过程拖得过长。人们可以根据生产过程的要求，特别是结合经济效益的考虑加以选用。误误差差积积分指分指标标有一个缺点缺点，它们并不能都保证控制系统具有合适的衰减率，而后者则是人们
17、首先关注的。特别是，一个等幅振荡过程是人们不能接受的，然而它的IE却等于零，显然极不合理。为为此，通常的做法是首先此，通常的做法是首先规规定衰减率的要求。在定衰减率的要求。在这这个前提下个前提下，系系统统仍然可能有一些灵活的余地，仍然可能有一些灵活的余地，这时这时再考再考虑虑使使误误差差积积分分为为最小最小。1.4 过程控制系统的设计过程控制系统的设计是过程控制工程设计的一个重要环节，设计的正确与否，直接影响到系统能否投入正常运行。因此要求过程控制专业人员必须根据生产过程的特点、工艺对象的特性和生产操作的规律，只有正确运用过程控制理论，合理选用自动化技术工具，才能设计出技术先进、经济合理、符合
18、生产要求的控制系统。过程控制的目标与任务是通过对过程控制系统的设计与实现来完成的。过程控制系统的设计作为工程设计的一个环节，其具体设计步骤为：确定系统变量，建立被控对象的数学模型；确定控制方案；选择硬件设备；设计报警和连锁保护系统；系统调试和投运。以上设计步骤完成后，先进行设备安装、软件编程、系统调试与参数整定后，再投入运行。1.4.1 确定系确定系统变统变量量前面所述的过程控制目标定性地说明了过程控制的一般目标，即所设计出的系统需确保过程的稳定性、安全性和经济性。控制系统的设计是为工艺生产服务的，因此它与工艺流程设计、工艺设备设计以及设备选型等有密切关系。现代工业生产过程的类型很多，生产装置
19、日趋复杂化、大型化，这就需要更复杂更可靠的控制装置来保证生产过程的正常运行。因此，对于具体系统，过程控制设计人员必须熟悉生产工艺流程、操作条件、设备性能、产品质量指标等，并与工艺人员一起研究各操作单元的特点以及整个生产装置工艺流程特性，确定保证产品质量和生产安全的关键参数。(1)被控被控变变量量在定性地确定目标以后，通常需要用工业过程的被控变量来定量地表示控制目标。选择被控变量是设计控制系统中的关键步骤，对于提高产品的质量和产量、稳定生产、节能环保、改善劳动条件等都是非常重要的。如果被控变量选择得不合适，则系统不能很好地控制，先进的生产设备和控制仪表就不能很好地发挥作用。系统变量包括被控变量、
20、控制变量和扰动变量等，它根据系统控制目标和工艺要求确定。确定了系统变量后，便可以建立被控对象的数学模型。被控被控变变量也是工量也是工业过业过程的程的输输出出变变量，量，选择选择的基本原的基本原则为则为：选择对控制目标起重要影响的输出变量作为被控变量；选择可直接控制目标质量的输出变量作为被控变量；在以上前提下，选择与控制变量之间的传递函数比较简单、动态和静态特性较好的输出变量作为被控变量；有些系统存在控制目标不可测的情况，则可测量其他能够可靠测量，且与控制目标有一定关系的输出变量，作为辅助被控变量。(2)控制控制变变量量当对象的被控变量确定之后，接下来就是如何构成控制回路，选择合适的控制变量（也
21、称为操作变量），以便被控变量在扰动作用下发生变化时，能够通过对控制变量的调整，使得被控变量迅速地返回原来的设定值上，从而保证生产的正常进行。控制控制变变量量为为可由操作者或控制机构可由操作者或控制机构调节调节的的变变量，量，选择选择的基本原的基本原则为则为：选择对所选定的被控变量影响较大的输入变量作为控制变量；在以上前提下，选择变化范围较大的输入变量作为控制变量，以便易于控制；在的基础上选择对被控变量作用效应较快的输入变量作为控制变量，使控制的动态响应较快；在复杂系统中，存在多个控制回路，即存在多个控制变量和多个被控变量。所选择的控制变量对相应的被控变量有直接影响，而对其他输出变量的影响应该尽
22、可能的小，以便使不同控制回路之间的影响比较小。1.4.2 确定控制方确定控制方案案工业过程的控制目标以及系统变量变量确定以后，控制方案就可以确定了。控制方案应该包括控制结构和控制规律。控制方案的选取是控制系统设计中最重要的部分之一，它们决定了整个控制系统中信息所经过的运算处理，也就决定了控制系统的基本结构和基本组成，所以对控制质量起决定性的影响。确定了系统的控制变量后，便可以将其他影响被控变量的所有因素均称为扰动变量。(1)控制结构在控制结构上，从系统方面来说，要考虑选取常规仪表控制系统，还是计算机控制系统；在系统回路上，是选取单回路简单控制系统，还是多回路复杂控制系统；在系统反馈方式上，是选
23、取反馈控制系统、前馈控制系统，还是复合控制系统。（2）控制策略在控制结构确定以后，需要首先选择合适的控制算法，如简单PID控制、复杂控制或先进控制等算法，然后根据控制规律进行控制器设计。1.4.3 过过程控制系程控制系统统硬件硬件选选择择根据过程控制的输入输出变量以及控制要求，可以选定系统硬件，包含控制器、测量仪表、传感器、执行器和报警、保护、连锁等部件。过程控制系统硬件选择的原则是保证控制目标和控制方案的实施。1控制器的控制器的选选择择简单的工业过程控制系统可以选择单回路控制器或简单的显示调节仪作为控制器，对于比较复杂的系统需要用计算机控制。目前常用的计算机过程控制系统有单片机系统、工控机（
24、或微型计算机）系统、DCS（集散控制系统）、PLC（可编程序控制器）系统或FCS（现场总线网络控制系统）等。2.检测变检测变送送仪仪表的表的选选择择在自动控制系统中，检测部件的作用相当于人的感觉器官，它直接感受被测参数的变化，提取被测信息，转换成标准信号供显示和作为控制的依据。检测部件一般宜采用定型产品，设计过程控制系统时，根据控制方案选择测量仪表和传感器。其选型原则是：(1)可靠性原则可靠性是指产品在一定的条件下，能长期而稳定地完成规定功能的能力。可靠性是测量仪表和传感器的最重要的选型原则。(2)实用性原则实用性是指完成具体功能要求的能力和水平。根据工艺要求考虑实用性，既要保证功能的实现，又
25、应考虑经济性，并非功能越强越好。(3)先进性原则随着自动化技术的飞速发展，测量仪表和传感器的技术更新周期越来越短，而价格却越来越低。在可能的条件下，应该尽量采用先进的设备。3执执行器的行器的选选择择目前可供选择的商品化执行器或执行部件有调节阀、温控器和变频装置等。其中调节阀的选择最为复杂，且许多系统调节特性不好都是由于调节阀选型不当引起，调节阀的选择将在第3章详细介绍。1.4.4 设计设计安全保安全保护护系系统统对于系统关键参数，应根据工艺要求规定其高低报警限。当参数超出报警值时，应立即进行越限报警。报警系统的作用在于当系统关键参数超出其上下限时，能及时提醒操作人员密切注意监视生产状况，以便采
26、取措施减少事故的发生。连锁保护系统是指当生产出现严重事故时，为保证人身和设备的安全，使各个设备按一定次序紧急停止系统运行。这些针对生产过程而设计的报警和连锁保护系统是保证生产安全性的主要措施。另外，由于过程控制所应用的对象和系统往往会有一定的危险性，如容易产生爆炸或者产生燃烧而导致火灾。那么，在面对这样的对象或系统时，除了要求在易燃易爆的环境中所使用的控制器和变送器必须满足一定的安全要求外，同时还要求在易燃易爆的环境和安全环境之间增加称之为安全栅的隔离装置。1.4.5 系系统调试统调试和投和投运运控制系统安装完毕以后，就应该进行现场调试及试运行，按控制要求检查、整定和调整各控制仪表及设备的工作
27、状况和参数，依次将全部控制系统投入运行，并经过一段时间的试运行，以考验控制系统的正确性和合理性。另外，在设计过程中，还应对控制方案和实现方案所需经费进行比较和分析，采用既能满足要求又能在较短时间内收回成本的方案。以上只是简单地描述了过程控制系统从设计到实现的全过程。由此可见，对一个从事过程控制的技术人员来说，除了掌握控制理论、计算机、仪器仪表知识以及现代控制技术之外，还要十分熟悉生产过程的工艺流程等。1.5 过程控制的发展与趋势随着过程控制技术应用范围的扩大和应用层次的深入，以及控制理论与技术的进步和自动化仪表技术的发展，过程控制技术经历了一个由简单到复杂，从低级到高级并日趋完善的过程。1.5
28、.1 过过程控制装置的程控制装置的进进展展从系统结构来看，过程控制系统的发展大致经历了以下四个阶段。1基地式控制基地式控制阶阶段（初段（初级阶级阶段段）20世纪50年代，生产过程自动化主要是凭生产实践经验，局限于一般的控制元件及机电式控制仪器，采用比较笨重的基地式仪表（如自力式温度控制器、就地式液位控制器等），实现生产设备就地分散的局部自动控制。在设备与设备之间或同一设备中的不同控制系统之间，没有或很少有联系，其功能往往限于单回路控制。过程控制的目的主要是几种热工参数（如温度、压力、流量及液位）的定值控制，以保证产品质量和产量的稳定。时至今日，这类控制系统仍没有被淘汰，而且还有了新的发展，但所
29、占的比重大为减少。2单单元元组组合合仪仪表自表自动动化化阶阶段段20世纪60年代出现了单元组合仪表组成的控制系统，单元组合仪表有电动和气动两大类。所谓单元组合，就是把自动控制系统仪表按功能分成若干单元，依据实际控制系统结构的需要进行适当的组合。因此单元组合仪表使用方便、灵活。单元组合仪表之间用标准统一信号联系。气动仪表（QDZ系列）信号为0.020.1MPa气压信号。电动仪表信号为010mA直流电流信号（DDZ-II系列）和420 mA直流电流信号（DDZ-III系列）。单元组合仪表构成的调节系统随着仪表工业的迅速发展，对过程控制对象特性的认识、对仪表及控制系统的设计计算方法等都有了较快的进展
30、。但从设计构思来看，单元组合仪表过程控制仍处于各控制系统互不关联或关联甚少的定值控制范畴，只是控制的品质有较大的提高。单元组合仪表已延续50多年，目前国内外还广泛应用，特别是随着单片机技术的发展，出现了很多型号的数显仪表，数显仪表的标准信号既可以为420 mA直流电流，也可以为15V直流电压。3计计算机控制的初算机控制的初级阶级阶段段20世纪70年代出现了计算机控制系统，最初是采用单台计算机的直接数字控制系统（DDC）实现集中控制，代替常规的控制仪表。但由于集中控制的固有缺陷，未能普及与推广就被集散控制系统（DCS）所替代。DCS在硬件上将控制回路分散化，数据显示、实时监督等功能集中化，有利于
31、安全平稳生产。计算机集中控制系统集散控制系统（DCS）4综综合自合自动动化化阶阶段段20世纪80年代以后出现二级优化控制，在DCS的基础上实现先进控制和优化控制。在硬件上采用上位机和DCS（或电动单元组合仪表）相结合，构成二级计算机优化控制。随着计算机及网络技术的发展，DCS出现了开放式系统，实现多层次计算机网络构成的管控一体化系统(CIPS)。同时，以现场总线为标准，实现以微处理器为基础的现场仪表与控制系统之间进行全数字化、双向和多站通信的现场总线网络控制系统(FCS)。FCS将对控制系统结构带来革命性变革，开辟控制系统的新纪元。现场总线控制系统（FCS）（现场总线+分布式）控制系控制系统组
32、统组成成当前自动控制系统发展的一些主要特点是：生产装置实施先进控制成为发展主流；过程优化受到普遍关注。传统的DCS正在走向国际统一标准的开放式系统；综合自动化系统（CIPS）是发展方向。综合自动化系统，就是包括生产计划和调度、操作优化。先进控制和基层控制等内容的递阶控制系统，称管理控制一体化系统（简称管控一体化系统）。这类自动化是靠计算机及其网络来实现的，因此也称为计算机集成过程系统（CIPS），如图1-8所示。生生产产制造管理信息系制造管理信息系统统MMS这里，“计算机集成”指出了它的组成特征，“过程系统”指明了它的工作对象，正好与计算机集成制造系统（CIMS）相对应，有人也称之为过程工业的
33、CIMS。可以认为，综合自动化是当代工业自动化的主要潮流。它以整体优化为目标，以计算机为主要技术工具，以生产过程的管理和控制的自动化为主要内容，将各个自动化综合集成为一个整体的系统。1.5.2 过过程控制策略的程控制策略的进进展展几十年来，过程控制策略与算法出现了三种类型：简单控制、复杂控制和先进控制。通常将单回路PID控制称为简单控制，它一直是过程控制的主要手段。PID控制以经典控制理论为基础，主要用频域方法对控制系统进行分析设计与综合。目前，PID控制仍然得到广泛应用。在许多DCS和PLC系统中，均设有PID控制算法软件，或PID控制模块。从20世纪50年代开始，过程控制界逐渐发展了串级控制、前馈控制、Smith预估控制、比值控制、均匀控制、选择性控制和多变量解耦控制等策略与算法，称之为复杂控制。它们在很大程度上满足了复杂过程工业的一些特殊控制要求。它们仍然以经典控制理论为基础，但是结
