受控過程

在控制理論中，對於受控系統，常常要求找到控制，使得在這控制作用下，系統從一個狀態轉移到所希望的狀態。受控對象是指在一個控制系統中被控制的事物或生產過程，比如發電機的端電壓，火炮的角度和方向,鍋爐氣包温度等等。受控對象除了接受由傳遞者傳遞過來的信息並按其指令動作外，還要通過傳遞者，把信息反饋回去。

設有受控對象，它的動力學由下列向量常微分方程

描述，簡稱受控系統.其中x表示受控系統的狀態向量，它屬於n維歐幾里得空間，記為x∈

；u表示受控系統的控制向量，通常不能任意取值而受到限制，用屬於r維歐幾里得空間中某閉集

表示u所受的限制，記為u∈

⊂

。通常有r≤n。設

是系統的控制作用開始時刻的狀態，即初始狀態，

是控制作用結束時刻的希望狀態，即終端狀態

，

可以是自由的，亦可是事先給定的或受到限制的。

受控過程(controlled process)是指人們對系統施加影響而使之達到一定目的的過程。它體現了人的主觀能動性在改造世界中的作用。在數學上，這種過程通常由微分方程(差分方程、積分方程等)來描述.集中參數控制過程由常微分方程(組)描述，分佈參數控制過程由偏微分方程描述等。例如，對於集中參數控制系統，當用x(t)表示系統的n維狀態向量函數，u(t)表示:維控制向量函數時，該受控過程可用下面常微分方程描述。x=f (t,x,u)，其中f是定義在{

}X

中的、並滿足一定條件的n維向量函數。 ^[2] 

過程控制是在工業系統中，為了控制過程的輸出，利用統計或工程上的方法處理過程的結構、運作方式或其演算方式。處理過程控制的系統可稱為過程控制系統。

例如利用加熱器調節房間的温度即可視為一個過程，因為其目的是要使一輸出量（在此例中是温度）到達一理想值內（例如20度），且此輸出量不隨時間變化。在此例中温度是一個控制變數，不過若用温度計量測温度，決定是否加熱，温度也同時是輸入變數，。理想的温度（20度）為目標值，加熱器的狀態（如加熱器控制熱水流量的閥門）會隨控制而改變，則是受控變數。過程控制的控制變數通常是温度T、壓力P、流量F、液位L、成分A、PH值之等的過程變量。

離散：在許多製造、運動或包裝應用中會用到離散的過程控制。如汽車生產中常見的機器手臂自動組裝，即為離散過程控制的例子。大部分這類的應用都是生產一個產品中個別的零件，如金屬衝壓成形。

批次：有些應用需要以特定的量，以特定的方式及時間混合原枓。像是製造膠水，一般需要在加熱的容器中混合原料一段時間。類似的例子包括食物、飲料或藥品。批次程序大約用在年產量從幾公斤到幾千噸的產業。

連續：一般一個物理系統可以由一些連續，不隨時間有劇烈變化的變數所表示。例如加熱器中的水温控制即為一個連續過程控制的例子。像石油、化學品或塑膠的製造就屬於連續的過程控制。連續過程控制一般用在年產量從幾千噸到幾百萬噸的產業。

過程控制環用於加工工業例如煉油廠中，以便控制過程的操作。發送器(transmitter)是控制環的一個典型部分，並且位於現場，以便測量和發送如壓力、流量或温度那樣的過程變量給控制室設備。如閥控制器之類的控制器也是過程控制環的一部分，它根據在控制環上接收的或在內部產生的控制信號，控制閥的位置。其它的控制器控制例如電動機或螺線管。控制室設備也是過程控制環的一部分，以便控制室內的操作者或計算機能夠根據從現場的發送器接收的過程變量監測過程，以及作為響應通過發送控制信號給適當的控制設備來控制過程。另一種可能是控制環一部分的過程設備是能夠在過程控制環上監測和發送信號的便攜式通信裝置。典型地，這些部分用於配置形成控制環的設備。

已有各種技術用於監測過程控制環的操作以及診斷和識別控制環中的故障。然而，還期望例如通過識別系統中的作為過程操作偏差(aberration)來源的特殊設備或部件，來確定故障的來源或“根本原因(rootcause)”。“根本原因”是過程操作的變化或偏差的初始原因。其它可以被模擬的過程控制環包括，但是不限於，流量控制、液位控制、温度控制等等，包括氣態、液態、固態或其它形式加工材料的調節器控制和級聯控制。控制環的特定例子包括，例如利用差壓驅動的閥的流量控制環，利用差壓驅動的閥的液位控制環，對流量調節控制的温度調節控制，對從動閥式泵的液位調節控制，利用泵驅動的閥的流量控制，對閥冷卻器冷凝器的液位調節控制，對流量調節控制級聯饋給的液位調節控制，對閥的液體温度調節控制，對流量調節控制的液體温度調節控制，利用差壓驅動的閥的氣流控制，對閥的氣體温度調節控制，對流量調節控制的氣體壓力調節控制，對流量調節控制級聯重沸器的液位調節控制，對閥的液體壓力調節控制，以及對閥重沸器的液位調節控制。受控的各種類型過程元件包括，例如鼓和罐、熱交換器、塔台、蒸氣系統、冷凝器、鍋爐、反應器，以及加熱器、壓縮機、燃油系統、渦輪機和廢氣處理系統。 ^[3]