先进控制在复杂的工业过程中取得了实用性的成效。在这些实际应用中,系统一般不能够持续地保持良好性能,其重要原因是控制系统的有效检测手段缺乏,所设计的控制器鲁棒性差,自愈性不强。为此,本文以先进控制有效实施为目的,围绕具有鲁棒性的基础回路PID控制器设计和上层模型预测控制的自愈展开研究。首先,本文针对工业中常见的一类带有纯滞后的参数不确定连续线性系统,研究了一种PID控制器性能评价与参数调节的设计方法。根据的LQR指标,结合鲁棒控制思想,通过LMI形式求解PID控制器参数。数值算例及化工过程控制中实例验证了该设计方法比常规PID控制器具备更好的鲁棒性以及系统控制代价的要求等性能。其次,为了针对性解决控制器实际投运中遇到性能下降及重新辨识带来大量成本消耗的问题,本文提出一种模型预测控制器自愈解决方案设计方法。通过性能监测、LQG性能评价与参数整定为一体来实现控制器恢复或保持原有性能,并推出了这一系统方案的LMI求解方法。结合工业模型,将提出方法进行了符合实际的仿真验证,结果表明可以取得令人满意的控制效果。最后,在MATLAB环境下,开发了较完整的控制器性能评价及参数优化软件包。该软件包设计针对典型过程控制回路,在仿真基础上可进行在线控制。通过实际项目的实施,减少了操作人员的工作负担,提高了实际装置的控制品质,降低了生产成本。