随着工业生产规模的扩大化和被控对象的复杂化,由调度、优化、控制等多种功能构成的分层递阶控制方案以其在系统的安全性、结构的灵活性、控制的鲁棒性等方面的优势在工业过程中得到广泛应用,满足了生产运行中安全、平稳、高效、降耗等不同层面的需求。在其控制层面,基础控制层与约束控制层紧密相连,负责扰动抑制、设定值跟踪、经济性能优化等不同控制任务,其各方面控制性能的好坏是工程师最为关心的。本论文结合当前控制系统性能评估理论研究及工业应用现状,对多层结构预测控制系统在多工况过程中的性能评估展开研究,就基于数据驱动的多工况过程控制性能基准建模与以约束调整为核心的经济性能评估方面开展了以下几个方面的研究工作：1.针对基础控制层中多工况过程提出了基于数据驱动的先确定待评估数据所属工况再进行性能评估的评估策略。由于各工况性能准则不同,简单采用基于协方差的评估基准有可能给出错误的评估结果。本论文对此提出了基于形状相似因子与几何空间相似因子的分类方法来确定实时采集数据所属的工况,而后再进行性能评估的方法,保障了基于数据驱动控制性能评估方法的客观性和有效性。2.针对基础控制层工况过渡过程提出了基于数据驱动的线性二次高斯(Linear Quadratic Gaussian, LQG)性能评估方法。对于工况过渡过程呈现出的线性时变(Linear time varying, LTV)的特性,本论文首次将LQG性能评估方法引入到LTV系统中来综合权衡输入方差与输出方差。该方法首先通过历史数据库中基准数据获得LTV系统的广义可观测马尔科夫参数,通过其进一步获得系统的过程模型与扰动模型,引入LQG性能评估准则获得LTV系统的随机性能部分的最优输入输出方差,构造出联合输入输出的最优协方差阵的LTV系统的评估基准来对间歇过程进行性能评估。3.针对约束控制层中模型不确定性对其上层的经济性能评估的影响,提出了一种基于二次锥规划的鲁棒线性规划的经济性能评估方法。该方法用鲁棒线性规划来描述模型的不确定性,并在此基础上采用约束调整与方差调整的策略来改善控制系统的经济性能。4.针对约束控制层中的经济性能评估的软约束处理提出了一种基于多参数线性规划的最优软约束处理方法。该方法通过求解多参数线性规划问题将软约束的系数变化范围分成不同的区域,通过比较每一区域内所得到的稳态经济性能大小直接确定软约束处理下最优的稳态经济性能以及与其对应的最优软约束处理方法。