本论文针对单输入单输出控制回路，研究PID控制器的性能评估问题。首先，研究单回路PID控制器的设定值跟踪的性能评估方法，根据内模控制(IMC)原理，建立累积绝对误差(IAE)性能的理论极限值，并以此为基准，提出基于IMC-IAE的性能指标。其次，研究单回路PI控制器的抗输入型确定性干扰的性能评估方法，根据直接分析设计(DS-d)控制原理，建立了相应的IAE性能的理论极限值，以此为基准，提出基于DS-d-IAE的性能指标，并给出半非参数化的系统辨识方法用以估计性能指标。然后，在同时考虑设定值跟踪性能和抗输入型确定性干扰的情况下，建立控制信号总波动(TV)性能的理论极限值，以IAE和TV的理论极限值为基准，提出基于IAE-TV的综合性能评估指标及其估计方法，并研究四种典型的线性控制器结构对控制性能评估指标的影响，给出每种控制器结构同时满足设定值跟踪和抗输入型确定性干扰性能要求的必要条件。最后，研究前馈控制器抗确定性可测干扰的性能评估方法，将以累积平方误差(ISE)和总平方波动(TSV)为基础的综合性能表达为与前馈控制器参数相关的函数，建立基于ISE-TSV的性能极限值曲线，以此为基准，分别提出基于ISE和基于TSV的性能指标，并给出从测量数据中估计性能指标的方法。通过数值仿真、实验与工业应用案例验证所提出的理论极限值及控制器性能评估方法的有效性。