在流程工业过程控制系统中,由于变量测量、物质及信号传递等因素的影响,时间滞后现象普遍存在,这使得系统性能指标下降,甚至失去稳定性；同时,流程工业的生产工艺复杂,被控对象通常是高阶系统,传统的PI或PID控制器无法取得良好的控制效果。因此,针对高阶时滞单输入单输出(Single Input Single Output, SISO)线性时不变系统,研究低阶PI或PID控制器镇定问题,并对传统PI或PID控制系统改进,无论在理论中还是在实际应用中都具有十分重要的研究价值。本文依托东北大学流程工业综合自动化国家重点实验室,针对一类高阶时滞的单输入单输出(SISO)线性时不变系统,提出了一种基于虚拟未建模动态补偿的PI控制方法。主要研究工作归纳如下：1.对一类高阶时滞单输入单输出(SISO)线性时不变系统的控制难点进行了分析,制定了相应的控制目标。然后,依据香农采样定理,对连续域高阶时滞线性系统进行离散化,建立了离散域的低阶控制器设计模型,并验证了该模型离散化过程的合理性。2.结合PI控制和数据驱动控制方法,首先使用极点配置方法设计了PI控制器,然后利用系统历史输入输出数据对虚拟未建模动态进行估计,并根据该估计进行补偿。在此基础上,提出了基于虚拟未建模动态补偿的PI控制方法,对所提控制方法进行了稳定性和收敛性分析,从理论上证明了虚拟未建模动态补偿方法能够有效地改善参数集内部的稳定PI控制系统的跟踪性能。3.针对一类高阶时滞线性系统,运用现有分析性算法计算了PI控制器稳定参数集,分别针对稳定参数集内部和外部的PI控制系统进行了虚拟未建模动态补偿控制器的设计,并基于MATLABSimulink平台进行了仿真验证。与常规线性PI控制方法和3种代表性的改进PID控制方法相比较,验证了所提出控制方法的有效性和控制目标的可实现性。4.基于东大智能多功能过程控制实验平台,进行了水箱液位系统半实物仿真实验,分别针对水箱液位系统稳定参数集内部和外部的PI控制系统进行了虚拟未建模动态补偿控制器的设计,并与传统线性PI控制方法进行了比较,验证了所提控制方法的有效性和实际应用价值。