基于混杂系统理论和方法,采用Petri网技术对过程控制系统进行了系统地、深入地研究.首先,在目前混杂系统尚缺乏统一的理论方法情况下,论文以工业生产过程为对象,对混杂系统的一些理论问题进行了深入的研究.基于混杂系统递阶控制结构,论文对过程控制混杂特性进行了递阶分层划分,提出了过程控制混杂系统(PCHS)的思想,给出了由过程层、监控层和调度层构成的递阶系统结构,确定了各层混杂系统的设计方法.Petri网是目前的一个研究和应用的热点,论文简要地介绍了Petri网的相关理论和技术方法.将面向对象思想应用于Petri网模型的分析,开发了一个Petri网的计算机仿真分析系统PNanalys,给出了应用例子.混合Petri网(HPN)是描述混杂系统的有效的工具,但一般HPN很难确切刻画库所和变迁对混杂系统状态的影响,特别是缺乏处理外部控制驱动下系统动态行为机制.为了对混杂过程进行建模,提出了一类称为混合状态Petri网(HSPN)的HPN,它采用系统的动态状态统一了离散和连续节点,给出了定义和变迁规则,并对HSPN的一些性质进行了简要讨论.作为示例,将HSPN建模方法用于论文附录中给出的一个实际化工过程,仿真验证了HSPN模型的有效性.基于PCHS的递阶结构,论文随后分别对其过程层、监控层和调度层混杂系统进行了深入地研究.过程层混杂系统的核心是基于Petri网的混合控制器,它采用PID算法进行稳态调节,以混合切换策略实现大偏差控制.基于Petri网位置不变量,混合切换控制器(HSC)通过加入控制位置和连接弧构造了其Petri网的结构.对于HSC稳定切换策略的确定,应用了一种基于动态不变量的李亚普诺夫方法,控制器最后采用一类信号解释Petri网进行合成,论文通过对工业实例的应用讨论具体的设计过程.PCHS监控层是一个基于Petri网-专家系统(PN-ES)的监控与诊断混杂系统,异常状态的传播模型采用普通Petri网和模糊Petri网建立,通过对模型的可达状态分析,获得异常状态的专家式诊断策略.基于PN的描述形式,构造了异常状态诊断模型和决策模型,通过对论文给出的两个工业实例讨论了系统的应用.在描述了PCHS调度层混杂系统的任务和功能后,论文给出了优化调度系统的Petri网-优化算法(PN-OA)结构.结合工业实例,重点讨论了基于PN-GA(遗传算法)的生产调度系统和基于PN-LP(动态规划)的开车调度系统的设计和实施.论文的研究工作表明,基于混杂系统理论和Petri技术,可以为深入研究过程控制问题提供了一个新的和有效的途径.