目前工业过程控制中应用的控制器,绝大多数是从上世纪40年代发展起来的经典PID调节器及其变种,这种控制器设计的基本思想是基于线性系统结构的,尽管在许多应用系统中能够保证稳定性,但是常常难以保证控制精度,参数适应性差,难以克服未知强非线性和强扰动的作用。近年来现代控制理论得到很大发展,但是由于大量实际被控对象给不出合适的数学模型,现代控制理论在许多应用场合遇到了困难。因此面向工业过程的特点,寻找各种对模型要求低、在线计算方便、控制综合效果好的控制方法和算法,具有重要的理论意义和应用价值。无模型自适应控制器是一种兼有现代控制理论与经典PID的优点,不依赖被控对象的数学模型,保证系统闭环稳定性,控制效果良好,算法简单的新型控制器。本文从介绍系统的新的控制方法入手,研究了无模型控制方法的设计问题和具体改进方法。将跟踪微分器加入到无模型自适应控制器中,结合跟踪微分器与无模型自适应控制器的优点,设计出一种适合于诸如非线性、大时滞、时变、强耦合等复杂系统的控制器,该控制器利用跟踪微分器安排过渡过程,实现了对强干扰、大时滞系统的快速、无超调控制。文中进行了该组合控制器与非线性PID控制器的对比仿真研究,直观的看出了该控制器的优点,并从理论上分析说明了这种优点的机理。从参数优化方面简单介绍了无模型控制器在工业上的应用。