系统辨识是获取工业过程模型的有效方法,一直是控制中最为活跃的研究领域之一,在工业过程控制中,研究对象的内部机理通常较为复杂,如工业中的精馏塔,很难用已有理论获得相应的数学模型,为了获取控制模型,一种简化的方法是在现场对对象进行特性测试,利用辨识方法研究他们的动态特性,并在仿真实验的基础上进行简化。辨识的目的是为了控制,因此,可以进一步讨论基于模型的先进控制算法,针对大部分工业过程多变量系统具有多耦合,多时滞、大惯性、不确定性等特点,传统PID调节无法满足系统总体性能和工艺要求,因此,迫切需要使用新的先进控制策略实现系统最优控制目标。本文在此相关问题上进行了深入的研究,推导其过程模型和相应的控制策略,通过相应的仿真试验和实验研究验证所提的辨识方法及控制方法的可行性、简易性、有效性,论文研究的主要内容包括以下几个方面:(1).研究了在不同噪声水平下的ARX模型辨识效果,进而提出一种模型降阶的开环多变量系统辨识方法,首先通过AIC准则及输出误差法在不同噪声水平下的模型阶次选择问题,在此准则下,通过高阶ARX模型进行辨识,具有较好的模型适配度,通过结合实际过程对象的内部机理,高阶模型经过模型降阶后可获得过程的近似模型,该方法亦可用于依子系统递推最小二乘法的MIMO系统中,通过仿真例子及在管道压力与流量的实验中验证所提方法的有效性。(2).研究了基于AIC准则的降阶闭环辨识方法,首先,过程的时间延迟项由一阶Pade’近似,并计算系统的等效闭环传递函数模型,其次,采用闭环系统给定的输入信号及输出信号,提出一种基于AIC准则判定离散辨识过程中模型阶次的选择方法,由该方法计算的高阶离散模型结构进行辨识时具有较高的辨识精度,最后,高阶离散模型经过模型转换、模型降阶后可以获得与一阶Pade’近似的等效闭环传递函数具有相同模型阶次的辨识模型,通过同项系数并针对两种典型时延对象分别推导待辨参数估计的求解方法。通过仿真验证了该方法的可行性、通用性、辨识精度高、实用性等特点,该方法用在精馏塔塔釜中温度与液位的闭环系统辨识中,辨识效果良好。(3).研究了一种适合于高维、高阶的多变量逆向解耦控制方法,先通过相对增益矩阵RGA的方法寻找系统的最佳输入输出配对,在此配对下,提出逆向解耦控制器直接控制通道与反馈控制通道的结构设计,进而得出高维逆向解耦控制器的通用表达式,最后分析了该解耦控制器稳定性、可行性及鲁棒稳定性能,通过仿真例子和精馏塔的精馏段实验验证了所提方法的有效性。(4).研究了基于逆向解耦的分散PID控制方法,首先,针对含有复右半平面零点及时滞过程,提出一种通过逆向解耦后获得的期望对角矩阵,对TITO系统进行分散PID控制器的解析设计,其次,结合内模控制方法,提出逆向解耦内模控制方法的结构设计,保证逆向解耦内模控制器是稳定、正则、无预估项,由该方法解耦后可获得多变量各回路期望的传递函数对角矩阵,结合多变量控制系统的闭环传递函数矩阵进行分散控制器的解析设计,PID参数整定方法直观明了,最后通过相应仿真例子及在管道压力与流量的实验中验证所提方法的有效性。