随着科学技术的快速发展和计算水平的快速提高，对控制系统的要求也日趋严格，智能控制技术已经成为控制领域不可或缺的工具，越来越受到科研人员的重视。内模控制是一种新型的智能控制理论，在工业过程控制领域具有很强的鲁棒性，同时设计结构简单，在线整定方便，因此近年来的发展尤为迅速。与此同时，内模控制与其他智能算法的联合也是最近的一种研究趋势，其控制效果也较为明显。同时随着工业控制系统中数学建模水平的提高，很多过程模型已经从整数阶扩展到了分数阶领域，而且实际的工程应用中很多系统都是分数阶的，所以近几年，分数阶控制技术备受关注。
　　本文针对加热系统在热传导过程中具有系统参数不确定性和模型不精确的问题，考虑到内模控制在系统参数不确定性上的优势，选择了一种分数阶内模控制的方案，并且进行了分数阶控制器设计，很好的处理了系统参数不确定性以及大时滞问题，并且通过仿真验证了本文所设计的控制器的优越性，尤其在系统鲁棒性上具有很大的优势。
　　其次，为了更加充分的利用内模控制的优势以及现场实际应用的方便，将内模控制与分数阶PID控制融合，设计了分数阶IMC-PID控制器，该控制器设计方法不仅在大时滞以及参数不确定性上具有优势，而且又降低了常规分数PID的设计优化算法的复杂性。针对分数阶IMC-PID参数选取的盲目性，本文创新的将整数阶控制系统中最大灵敏度的滤波器设计方法推广到分数阶控制器的设计，最后将该方法与相关文献方法比较，得到了较好的控制效果。
　　最后，在该控制器的基础上继续优化设计，又设计了两自由度分数阶IMC-PID控制器，这种控制器仅有两个可变参数，参数整定较为方便。仿真结果表明该控制器克服了单自由度分数阶PID控制器的不足，能在设定值跟踪和抑制外界扰动方面都达到比较满意的控制效果，同时也证明了参数整定方法是有效的。