在实际生产过程中，多变量系统是广泛存在的，而内模控制是一种结构简单、调节参数少、具有较强鲁棒性的先进控制算法，在工程中应用较为广泛，因而，研究多变量系统的内模控制具有重要意义。本论文以多变量方形时滞系统和非方时滞系统为研究对象，并引入等价传递函数，进行内模控制器的设计。本课题主要完成了以下工作：(1)本文以一阶开环稳定时滞对象为例，设计内模控制器，选取不同滤波参数值，通过仿真对比验证滤波参数大小对控制性能和鲁棒性能的影响。(2)本文主要研究多变量系统的解耦内模控制器设计，基于等价传递函数的方法，实现内模解耦控制器设计。对于多变量系统，其解耦器和内模控制器的设计主要在于模型逆的求解，而等价传递函数矩阵的转置与模型的逆存在着等价关系，利用相对归一化增益矩阵可以计算其参数，并且计算量少，易于理解。基于等价传递函数，实现了主回路法、对象法和控制器法的内模控制器设计，并通过仿真验证了方法的解耦效果、控制性能。之后，本文将这一方法推广到了非方系统，求解广义逆矩阵，使得非方多变量内模解耦控制器的设计变得简单，并由Simulink仿真验证。(3)在双自由度内模控制结构下，设计输入输出扰动抑制控制器。针对不同形式的扰动下，设计控制器形式，而扰动抑制控制器是为对角形矩阵。本文将这种扰动抑制设计用于非方多变量系统，实现了较好的抑制效果，并通过仿真进行了验证。