在实际工业过程控制中,被控对象一般为多变量非线性系统,在其内部必然存在一定程度的耦合,且输入输出特性与工作点有关。考虑控制安全可靠的要求,工业过程的底层控制系统主要采用分散常规PID控制,应用于多变量非线性系统有一定的难度。本文以非线性静态环节与线性动态环节连接的Hammerstein多变量非线性系统为研究对象,分别采用神经网络和描述函数处理非线性相对增益阵,解决Hammerstein非线性系统的变量配对和常规控制系统设计问题。从时域角度,设计基于能量增益与神经网络拟合的Hammerstein系统时域关联分析方法。采用能量增益将线性动态环节转换为静态增益阵,与非线性静态环节串联为多变量非线性静态增益阵,利用神经网络分别对组合后的非线性静态增益阵的正向和逆向的映射关系进行拟合,以训练的正/逆神经网络求取非线性相对增益阵进行常规控制回路配对。从频域角度,设计基于描述函数与频域动态增益的Hammerstein系统频域关联分析方法。采用非线性环节的描述函数乘以线性环节的开环频率特性,构造与各输入幅值有关的频域相对增益阵,然后求其各元素在复平面上与点（1,j0）的距离,取平均值得到平均耦合衡量系数矩阵,以每行最小元素对应的输入输出建立控制回路。当非线性环节解耦时,针对配对完成的控制回路,推导稳定裕度与PI控制器参数之间的关系,找到PI控制器参数的可行域,从而选出合适的PI控制器参数。