混合控制系统起源于制造中连续流程的计算机辅助控制、广域通信网络、交通控制以及工业过程控制。

　　很多工业过程既包括连续也包括离散的元素，这样的过程经常被称作混合过程—在局部是连续流程，而在更高的层次上可以看作是以事件为基础也就是离散的。对这样的系统建模，也就需要综合考虑连续和离散动力学两个方面。
　　使用非线性微分方程矩阵几乎可以十分准确的描述连续元素。然而，基于复杂系统的非线性描述很难使用控制法则，因此控制工程师经常将这些非线性方程围绕一个工作点简化成线性方程。这样做的结果就是PID控制器、模型预测控制器以及其他基于简化线性模型的控制类别。
　　但是CONTROL ENGINEERING China版权所有，大部分的工业过程还包括逻辑或者是基于事件的部分，比如开/关、阀门、泵等等。因此，典型的设计实例是既可以控制系统的连续部分，也可以控制基于实际工厂运营知识处理系统事件性的部分，比如增益规划型PID控制器的转换机制。
　　分析和设计混合控制系统的方法在过去的二十年一直在变化，连续和离散动力学曾经被分开研究，但是当前的方法包括：
　　■  监督控制；
　　■  最优控制；
　　■  预测控制；
　　■  数

字控制；
　　■  变量结构控制；
　　■  开关控制。
　　Panos J. Antsaklis在他的论文《混合控制系统：特殊问题概论》(IEEE自动控制学报，1998年4月刊)中提到：“混合控制系统起源于离散规划算法和连续流程的交互。”
　　John Lygeros在他关于混合控制系统的讲稿中对混合系统的优点进行了描述：“它为多个工程领域的系统建模提供了便捷的框架：机械系统的连续运动可以被冲突所中断；电子线路中的诸如电容充电这类的连续现象可以被开启关闭或者二极管启动停止所中断；化学反应的过程由阀门和泵进行控制；在嵌入式计算系统中，数字计算机需要经常与模拟环境进行互操作。”
　　形成混合系统复杂控制的各个方面包括：离散和连续状态的分级结构组成和具有不同抽样次数的多任务流程。其中的一个例子就是由单一PLC控制的具有压力变量(代表相对较短的抽样周期)和温度变量(代表相对较长的抽样周期)的系统Matlab/Simulink可用于离线仿真和实时计算。
　　复杂控制系统为阶梯型组织结构，处于高层次的离散决策计划算法与低层次的连续控制算法交互。状态图是混合控制系统建模的一种非常便捷的方法，而状态图语言则是一种实施复杂连续—离散控制算法的有效方法。

图片来源：K. Pietrusewicz和Control Engineering
加热控制系统可以通过使用状态图简单实施，整个控制系统如图所示。

　　案例分析
　　这是一个关于自动调温加热器的简单例子，来自由P.J. Antsaklis和X.D. Koutsoukos撰写、美国学术出版社2002年出版的《物理科学和技术百科全书》。
　　混合控制系统可以被看作是带有先进控制算法的计算机控制系统。在这个例子里，我们使用Matlab/Simulink中的Stateflow工具箱进行状态图建模。通过与贝加莱AR4Matlab这类自动代码生成工具协作，可以进行控制系统仿真和实施。
　　我们假设将调温器的温度设置在70FCONTROL ENGINEERING China版权所有，如果室内温度低于70Fwww.cechina.cn，加热器就会启动(控制模式：on)，并且保持这个状态直到室温达到75F，在这一点加热器关闭(控制模式：off)。
　　系统两种控制模式的动力学模型为：
　　当加热器关闭时，室内的温度根据微分方程下降

　　

　　这里 K 是隔热常数。
　　当加热器开启时，温度根据如下方程升高

　　
　　这里h代表加热器温度。
　　最开始，温度被设定在72F控制工程网版权所有，控制模式是off。温度根据方程1下降；当温度下降到70F，控制模式转换成on，然后温度根据方程2升高；当温度达到75F，控制模式转换回到off。
　　当使用Stateflow工具箱和AR4Matlab，在可编程控制器中实施控制系统的时候，可以做如下几件事情：
　　■  定义Stateflow对象(图)和Simulink之间的界面；
　　■  定义操作算法的状态；
　　■  定义状态动作；
　　■  定义所有状态之间的转换；
　　■  确定如何触发Stateflow对象(可以根据可编程设备中的部署情况进行删节)；
　　■ 将图植入贝加莱Automation Studio项目之中，对控制器进行编程。
　　带有未知电子和机械时间常数的扰动过程，由模型控制信号和修正信号(过程速度)叠加控制。
　　成功实施Stateflow对象之后，实时控制系统可以与Simulink中的仿真模型连接并且运行。
　　第二个例子是MFC-V控制系统中的速度控制。MFC-V与它的混合版本MFC-VH一样CONTROL ENGINEERING China版权所有，都可以比一般的PID控制器保证更高的控