随着工业化的快速发展,工业过程变得越来越复杂。常规的PID控制已经难以适应现代化的控制要求。内模控制(IMC)以其简便的设计方法,良好的控制效果,独特的鲁棒性以及预测能力等特点,使其在解决多变量系统的控制问题上显示出强大的生命力。本文主要研究时滞多变量系统的内模控制方法的设计,以期找到简单、有效、实用的方法。首先讨论了单变量系统的内模控制。在了解内模控制原理的基础上,以一阶时滞系统和二阶时滞系统为例,采用一阶Pade近似和全极点逼近的方法进行内模控制器的设计,以及介绍IMC-PID整个实现过程。其次,针对时滞系统产生的饱和问题,提出一种基于Bessel滤波器改进内模抗饱和控制的设计方法。仿真结果表明该方法具有较强的抗饱和能力和鲁棒特性,同时该方法对工业现场中常见的限制阀位的设定具有一定的指导作用。另外,针对多变量系统,介绍了系统的关联分析以及减少与消除耦合的一些方法措施。针对耦合系统介绍了4种解耦控制的设计方法。最后,针对工业过程中常见的多变量多时滞输入输出系统,提出了一种双内模解耦控制器矩阵的设计方法。利用NLJ算法对于解析模型进行降阶,从而简化了推导解耦器矩阵的运算;利用双内模结构来补偿被控过程的模型不确定性所导致的控制品质下降。仿真结果表明该方法具有较强的鲁棒性和抗耦合能力。为了满足国内工业现场DCS的实际要求,将内模控制器转化为PID控制器形式,仍可达到预期的效果。