复杂工业过程的控制、监测和诊断是工业过程控制领域中一个具有挑战性的任务,目前在这个领域的研究越来越受到控制界的重视。一方面,随着生产规模的日益扩大,工业过程的复杂程度不断提高,难以采用简单的集中控制方法或建立精确的机理模型进行控制。这时,分散控制策略和智能控制方法或许就成为解决这类问题的最好选择之一。分散控制策略能够将复杂问题简单化,便于进一步的研究和分析;而智能控制方法则无需建模,将难以解决的问题仅仅通过学习就得到了有效地处理,提供了解决复杂问题的又一途径。另一方面,随着近年来对控制系统性能要求的提高,极大地推动了工业过程中监测和诊断问题的研究。在工业过程中,许多控制器在运行初期还能保持良好的性能,但往往经过一段时间的运行之后,由于受到外部环境变化和设备老化的影响,控制器性能逐渐就不能满足生产的要求。如果不能及时发现并纠正这种情况,将对工业过程的安全稳定运行造成严重威胁。对工业过程进行监测和诊断的目的就是能够及时识别和诊断控制系统的性能问题,指导工作人员采取各种应对措施改善系统的控制品质。因此,对工业过程的监测和诊断问题进行讨论与研究具有十分重要的理论意义和应用价值。本文的主要研究工作与贡献如下:1.简要地回顾了分散预测控制的基本概念和发展状况,叙述了粗糙控制的研究背景和发展现状,并介绍了控制性能评价与诊断的研究概况和发展现状。2.针对复杂大系统内部快慢特性不一的特点,提出了一种基于纳什最优的多时标分散预测控制算法。该方法针对每个子系统的内在特性而分别采用各自相应的采样频率和控制策略,从而更加充分地反映了各子系统内在的控制要求。同时,通过引入多时标信息预估和通信方法,弥补了由于时标不同而导致子系统信息不足的问题,提高了控制效果。3.针对Bang-Bang控制与现场操作工控制方式的相似性,提出了基于粗糙集理论的拟Bang-Bang粗糙控制方法,同时,通过叠加额外的测试信号激励系统以获得更加充分的控制策略,改善了粗糙规则提取的效率和完备性。另外,由于拟Bang-Bang粗糙控制器存在稳态余差问题,提出了集成PID控制的粗糙控制器设计方法。该方法结合了Bang-Bang控制和PID控制方法的优点,即保证了快速的控制效果,又有效地消除了稳态余差。4.针对传统的性能评价方法难以处理非白噪声下的性能评价问题,提出了采取基于遗忘因子的性能评价方法,提高了在时变噪声环境下辨识和性能评估的准确性。仿真结果显示,该方法具有更良好的稳定性和效果。5.针对工业现场存在的厂级振荡的问题,提出了采取闭环测试方法处理并诊断振荡的源头,该方法能够有效地区分由于外部扰动引起的次级振荡回路和由于内部阀门粘滞引起的振荡源头回路。仿真验证了该方法具有良好的可行性和优越性。6.利用第四章的研究成果成功地应用于扬子石化化工厂PTA生产装置,完成了“控制系统实时性能监控系统”的科研项目(横向),经厂方验收,该系统性能良好,满足了生产要求,并取得了410万元/年的经济效益。最后,对全文内容进行了总结,并指出了有待今后进一步研究的若干方向。