随着社会的发展和技术的进步,工业自动化得到了越来越多的关注。在工业生产中普遍存在耦合及时滞现象,传统的PID控制已经不适应高精度的生产要求,因此越来越多的学者开始将先进控制与智能控制应用在生产中。内模控制自提出由于其简单的控制模式和良好的控制效果在工业生产中得到了广泛的应用。该方法对于提高经济效益、降低能耗、实现卡边操作体现出良好的应用效果。本文首先学习了传统内模控制及解耦控制的基本理论,主要分析了常规解耦方法的理论解耦与物理解耦的可实现性,提出了基于稳态分析及误差分析的内模解耦方法,基于该方法设计的内模解耦控制器,有效实现了解耦的目的,同时有效继承了内模控制的鲁棒性,该方法实施简单,仿真结果表明了该方法的有效性。其次在学习NLJ、最小二乘、PSO等辨识方法的基础上,就如何提高迭代精度、增强辨识参数鲁棒性、避免陷入局部最优等问题,提出了PSO-Powell辨识算法。利用该方法对非线性模型进行了辨识,达到较好的辨识效果,同时对常见的三级搅拌釜进行了辨识仿真,依据该辨识模型得到的内模控制器,取得了良好的控制性能和控制精度。然后针常规辨识方法对初值非稳态、终值非稳态、响应不充分、存在噪声、存在扰动等响应不规范情况下,难以准确得到辨识模型,本文利用内模原理,基于PSO-Powell方法得到了比较准确的模型参数。仿真结果验证了该方法的有效性。最后结合工业生产实际,将IMC-PID及PSO-Powell辨识方法运用在扬子、南化、燕山等装置的参数优化与整定项目中,达到了节能减排的效果,有效提高了装置的自控率,减少了工人的劳动强度,收到了良好的经济效益和社会效益。