过程控制中，大量的控制系统是由基本的PID控制单元组成。它们的性能直接关系到生产过程的平稳运行和产品的最终质量，与企业的经济效益息息相关，因而其优化设计具有重要的现实意义。现有许多优化算法的改进集中在实数域，但是多变量过程的传递函数为s域函数，在对控制器参数进行优化时会遇到以复数为变量的标量函数的极值问题，因此此类目标函数的优化研究成为本论文讨论的重点。 共轭梯度法是优化大规模目标函数的一种经典方法。本论文根据复梯度、复Hessian阵与实梯度、实Hessian阵之间的关系，将实数域共轭梯度法推广到复数域，用于解决复数域的优化问题。并针对共轭法的一些缺点，提出在Hessian阵不正定时利用负曲率方向作为搜索方向，同时根据目标函数信息调节搜索步长，保持函数值单调下降。仿真表明算法的计算较为简单且优化效果较好。 本文首先对多变量过程进行基于阶跃测试的频域辨识，建立多变量系统控制模型，然后介绍分散控制系统及其控制策略，利用本文提出的复数域优化算法对多变量过程控制器进行控制参数优化，仿真表明这种算法应用于控制器参数优化具有良好的效果。论文最后，针对乙烯裂解炉的大滞后特点，对乙烯裂解炉进行辨识和温差控制器参数优化的仿真研究，结果显示了本文的辨识和优化方法是切实可行的。