多输入多输出（MIMO）随机振动试验具有比单点振动试验更好的振动环境模拟能力，能够检验出更多的潜在可靠性和安全性问题，对于经济和国防等的发展和进步具有重要意义。多输入多输出随机振动试验已经被写入最新的美军标MIL-STD-810G中，国内外越来越重视多输入多输出随机振动试验。本文以多点线性振动试验控制理论为基础，研究了多输入多输出随机振动试验控制中的相关问题。基于数字信号处理的全相位谱分析理论，提出了用于改善MIMO随机振动试验控制效果的全相位频响函数估计方法。分析了频响函数估计不准对多输入多输出随机振动试验控制的影响。介绍了全相位谱估计理论并将之引入到频响函数估计中，构成了全相位频响函数估计方法，该方法改善了多输入多输出随机振动试验控制效果。分析了MIMO频响函数估计中的内存激励信号和实测响应信号之间的关系和不同步原因，提出了用于同步两种信号的二次相关法。对VXI数字信号发送和采集系统的工作流程作了介绍，对信号发送和采集过程中信号之间的同步问题。通过理论分析，根据激励信号和响应信号之间的关系，提出了基于相关函数和随机减量法的二次相关法，计算得到了由计算机生成的内存激励信号和VXI实测的响应信号之间的时间对应关系。研究了时域随机化过程的“加窗”和“叠加”过程，提出了一种改进的随机驱动信号生成方法。在试验中发现，生成的随机驱动信号的频谱和期望的驱动频谱不一致，从而造成多输入多输出随机振动试验控制结果中总是存在超标谱线。通过对时域随机化过程中的“加窗”和“叠加”两个部分的分析，本文提出了改进的随机驱动信号生成方法，在不改变谱线数的前提下增加伪随机驱动信号长度并采用四帧叠加的方法，改善了随机驱动信号的生成质量，改善了随机振动控制的效果。分析了影响MIMO随机振动试验控制精度的因素，提出了兼顾快速修正和提高试验控制精度的变参数PID控制算法。将PID控制思想引入到多输入多输出随机振动试验控制中，在对数坐标下引入比例、积分、微分控制环节，然后转变到线性坐标下。根据响应谱和参考谱之间的误差，动态的调整PID控制参数，完成了变参数PID控制算法，实现了在保证快速修正的条件下，提高了随机振动试验控制精度。对比分析了差分控制算法和比例均方根控制算法，提出了具有稳定收敛的自谱和互谱控制特性的矩阵幂次控制算法。理论推导了矩阵幂次控制算法，并对比分析了差分控制算法、比例均方根控制算法和矩阵幂次控制算法的各自特点，指出了差分控制算法存在“负值问题”的原因及后果。差分控制算法的误差假设和误差修正方法都是基于差分运算的，而矩阵幂次控制算法则采用矩阵乘法的形式进行误差假设、误差计算和误差修正，这种差异是矩阵幂次控制算法避免“负值问题”的原因。最后分别在仿真和试验中验证展示了三种控制算法的控制结果，验证了矩阵幂次控制算法的稳定收敛的自谱和互谱控制能力。