快速控制原型是设计控制系统时常用的一种解决方法，它具有开发周期短、成本低的优点。RTWT和xPC Target是基于Matlab/RTW的快速控制原型的两种PC机解决方案，均得到广泛应用。本课题对这两种环境下实时仿真系统的运行性能进行了比较研究，为其运行参数的设置及快速控制原型方案的选择提供依据。PID参数自整定方法在自动化仪表中广泛应用，但对于某些复杂的对象，如气动调节阀，由于摩擦力、气体的压缩性等非线性因素的影响，采用传统的自整定方法经常需要多次整定，甚至整定失败，为此，本课题研究将智能优化算法应用到PID参数的自整定。研究了RTWT和xPC Target两种环境下实时仿真的实现过程，在此基础上，通过运行机理分析和大量实验，比较研究两种实时仿真环境在采样周期、数据存储量及可靠性等方面的性能，从而为其应用提供指导，为快速控制原型最佳解决方案的选择提供依据；针对实验室电锅炉控制系统，搭建了xPC Target环境下的锅炉快速控制原型，通过实验调试，所搭建的平台可以正常运行。将梯度下降法和粒子群的优化算法运用到PID参数的自整定，研究了基于梯度下降法的PID参数自整定方法和粒子群优化PID参数自整定方法。采用Matlab的基于数值最优化的最优控制器设计（OCD）工具，在不同PID参数初值和不同学习步长情况下，对两种整定方法进行了数字仿真研究。为在基于xPC Target环境下的实时仿真中实现PID参数自整定，采用周期性输入信号实现系统的周期性运行，针对所提出的两种PID参数自整定方法编写了相应的程序。在所搭建的锅炉快速控制原型平台上，对两种PID参数自整定方法进行实验研究。仿真和实验研究表明，两种PID参数自整定方法能得到合适的PID参数，使系统获得较好的控制性能。