在控制领域,性能评估属于较年轻的一个分支,但在二十余年的发展过程中,却受到了学术界和工业界的广泛关注。在工业生产中,大部分的扰动是随机扰动,对于随机扰动的抑制能力表现在过程输出的方差上,因此最小方差指标以及基于此发展起来的LQG、GMV等性能指标成为了主流。日益复杂化的工业流程也使得实际系统呈现出回路个数多,存在大量耦合等特性,因此多变量控制系统的性能评估也是学术界研究的热点之一。本文的研究主要包括：1.在最小方差指标的基础上,提出了一种基于初始闭环系统的性能评估方法。在过程时滞变化的情况下,基于最小方差指标的评估可能会得到错误的结论,而新的方法可以避免这一缺点。利用交互矩阵可将扩展指标推广到多变量系统的评估中,本文将这一算法应用于精馏塔过程的评估。精馏塔过程的仿真示例验证了方法的有效性,表明过程时滞变化时用扩展指标来进行评估更能反映系统性能的变化。2.对于多变量系统性能评估中交互矩阵计算复杂的情况,总结了Xia和Huang提出的利用过程时滞信息构造矩阵来替代交互矩阵,得到最小方差指标上下限来估计真值的方法,并分析了方法的适用性。求取交互矩阵本质上也就是需要知道系统的Markov参数,这相当于要获得过程模型完整的信息,通常情况下难以达到。但是过程的时滞信息则比较容易获得,甚至通过日常的操作数据,不需要进行测试就可以得到。通过仿真分析则发现当过程交互矩阵阶次较大时,这一方法的效果较好。3.在LQG权衡曲线的基础上,提出了基于子空间辨识的一般化LQG性能评估方法。使用子空间的方法来求解LQG性能基准,可以避免求解代数Riccati方程,计算简便,可以将其用于实时计算上,能用于对工业现场大量回路的实时监控。在计算过程中虽然用到子空间辨识,但没有求出具体的模型,即没有根据模型的阶次作截断的操作,最大程度保留了原始的信息。一般化的LQG性能评估方法有别于LQG权衡曲线之处在于能为性能评估提供更多的信息。4.提出了基于性能基准函数设计LQG控制器的方法。在通过子空间的方法获得LQG控制器的权重矩阵与过程输入输出方差的函数关系后,利用粒子群搜索和无梯度算法,在给定输入输出方差的情况下,逆向求解权重矩阵,实现LQG控制器的设计。传统的LQG控制器设计是通过人为设置权重矩阵,不断试错来获得的,本文提出的方法则是首个在给定输入输出方差的情况下设计LQG控制器的方法。