模型预测控制在实际工业生产过程中得到了广泛的应用,但是由于各种因素的影响会使其性能逐渐变差,因此模型预测控制器性能评价的研究一直受到广泛的关注,对于性能基准的设计和约束的处理仍然是一个重要的问题。故障检测和诊断技术是保证生产装置安全稳定运行的重要手段。目前化工生产过程存在很多间歇过程,间歇过程的产品与人们的生活息息相关。因此,为保证间歇过程的安全可靠运行进行实时故障监测和诊断十分必要。本文主要研究内容如下：1、基于滚动时域最小方差性能评价方法和广义最小方差控制原理,设计了有约束的广义最小方差控制器及其性能评价方法。该广义最小方差控制器可考虑过程变量的硬约束,同时相对于最小方差控制器又可以对操纵变量进行软约束。基于Wood-Berry蒸馏塔模型的仿真实例证明模型预测控制器的广义最小方差性能评价方法较最小方差性能评价方法具有更高的实际意义,并验证了这种性能评价方法的有效性。2、综合动态多向主元分析的基本原理,T2统计量、SPE统计量、贡献图的故障检测和诊断技术,以及经验-主元分析(Exp-PCA)分阶段方法,并基于visual studio开发平台采用VC++语言,开发了间歇过程故障诊断软件,对pensim仿真平台进行故障检测与诊断。诊断结果表明该方法能够正确的辨识分段点,能够检测出故障的产生并诊断出故障源。3、将支路平衡方案应用到分馏塔重沸炉中,经实际运行监测,具有良好的控制效果。