对于实际工业多变量系统而言,先进的多变量控制算法通常存在结构较复杂、算法难以实现等缺点,一般首选的控制方法是分散控制,主要是考虑它的结构简单、参数易整定、便于工程实际应用,但较难满足高性能要求。部分分散控制方法主要是从控制器结构优化到控制算法的优化过程,是在好的控制结构上用简单的控制算法达到最后的控制目标。部分分散控制是在完全分散控制和多变量控制之间折中的一种方法,希望用相对比较简单的控制器最终获得令人满意的控制品质。所以如何将部分分散控制应用到多变量系统上有其重要的理论和实际价值。本文首先研究了部分分散控制相关理论与方法。在控制结构选取方面,采用基于Gramian能控能观矩阵确定部分分散控制结构；在控制器设计方面,研究了部分分散控制的扩展-收缩方法,对象扩展后可以采用内模控制和预测控制来设计处理非方结构,然后将设计得到的非方控制器可以进一步转换为部分分散控制器的结构形式。随后,本文研究了四容水箱这一典型的两输入两输出的系统,分析了它的结构特点和动态特性。针对四容水箱最小相位和非最小相位两种典型的情况,采用内模和预测控制两种方法分别设计了部分分散控制器,并进行了仿真比较。结果表明部分分散控制具有比完全分散控制更好的性能,同时与多变量控制的性能品质相接近,但它却具有结构简单的优点。最后,本文在网络化四容水箱装置上设计了部分分散控制器,并进行了实验验证。实验结果表明部分分散控制器可以实现一定程度的解耦,同时获得比较满意的控制性能和品质,可以尝试推广到实践应用。