作为一种异军突起的先进控制方法,在过程控制领域内模控制受到的关注越来越多,特别是在化工生产领域里的应用越来越广泛。在对多变量系统的控制中,内模控制相比较传统的PID控制具有明显的优势,其能有效弥补PID控制难以达到最优的弱点。控制器设计计算量小、响应迅速、在对象模型失配的情况下仍有比较强的鲁棒特性、结构简单、设计方便、设定值跟踪特性好、能有效抑制过程扰动、鲁棒性能设计方便等等都是内模控制的优势。以单变量不稳定时滞系统与多变量方形时滞系统的内模控制为例,讨论了内模控制器的设计方法。为了发挥各先进控制策略的的优势,本文还讨论了内模控制与模糊控制、常规PID控制、自适应逆控制等控制方法的结合。对IMC控制的基本思想、基本结构、特性和IMC控制器的两步设计法进行了研究和讨论。以一种改进的多自由度内模控制结构,对一类不稳定时滞对象进行了内模控制器的设计。在传统内模控制结构中,新增了两个控制器,亦即三控制器的结构方案。改善了经典控制系统中,往往只注重设定值跟踪而忽略了扰动抑制的问题。在镇定不稳定对象的基础上,设定值响应和扰动响应完全分开,消除了两控制性能的耦合。分别调整3个控制器的参数,可以获得更优的设定值跟踪和扰动抑制性能,同时保证了系统的稳定性。针对方形多变量时滞系统,对四种内模控制方法进行了研究：1.主回路多变量内模控制器设计法；2.多变量解耦补偿内模控制,其是基于模型降阶的方法；3.多变量系统解耦控制一体化内模控制法；4.模糊-内模控制方法。为了设计内模控制器和解耦补偿器,先由NLJ随机搜索算法对对象模型进行降阶。为了在多种的控制方法间互相的借鉴长处,把内模控制和其他的先进控制法相结合,从何更好的发挥内模控制的优势,是今后内模控制研究的一个热点。内模控制与传统PID控制相结合而成的IMC-PID控制方法就很好的保留的PID控制的实用性,而且发挥了内模控制的优点,并且由于PID控制是目前工业控制方法的主流而得到广泛的应用。本论文的最后一章节阐述了内模-PID控制在化工成产实际中的应用。