化工过程通常为高维大系统,在进行底层常规控制系统设计时,应当考虑回路间的关联性并对各输入输出变量进行合理配对。面对高维大系统,随着系统的维数不断增大,变量配对方式迅速增加,计算量显著增大,对此传统的依赖于工程设计人员主观判断的分析方法在应用时面临很大困难,且难以得到最佳配对方案,迫切需要一种简便且快速的计算机优化算法解决该问题。针对上述问题,本文利用遗传算法思想,提出了一些新的控制结构计算方法。首先,针对完全分散控制系统,在系统相对能量增益阵和可控度的基础上,对结构矩阵列向量进行字符串形式的编码,将变量配对转换成数组形式,进行交叉、变异、选择等遗传操作,结合约束条件对遗传算子适当调整,能够获得最优变量配对方案,并且具有较快的计算速度。当系统维度过大时,寻优准确度较观察法具有明显的提高。该算法为块分散结构设计优化算法奠定了计算和理论基础。然后,针对固定分块的块分散控制系统,以完全分散控制可控度较大的多组控制结构为遗传算法进化起点,结合系统综合评价指标概念,对固定分块的结构矩阵列向量和行向量同时以字符串形式重新编码,在系统结构矩阵的分块约束下,通过一系列遗传操作后,通过比较求得综合评价指标最大的块分散控制系统控制结构。最后,为了寻找最优分块下的块分散控制系统,提出了一种可大幅降低计算次数的搜索方法。在最优完全分散控制系统结构的基础上,逐步增加系统分块数,在每种分块结构下采用固定分块的块分散系统结构设计优化求解算法。该方法找出了综合评价指标和不同分块策略的关联性,并以此为主要依据,逐步搜索求得最优的块分散控制系统结构。