时滞系统是过程工业领域里的控制难题,内模控制由于具有良好鲁棒性和控制性能而被广泛采用在时滞系统的控制中。本文以时滞系统工业过程为研究对象,采用目前在工业应用中实用的内模控制方法为主要控制手段,针对内模控制器设计中的滤波器的设计,分析了其对控制系统性能的影响,得出为提高系统的鲁棒性和闭环性能,滤波器的设计是至关重要的,因此,可以通过对系统的鲁棒性和闭环性能的分析,来设计控制器中的滤波器。本文针对内模控制器中的滤波器的设计进行了深入研究,分析了标准Butterworth滤波器的基本原理、时域及频域特性,阶数n截止频率ωc。对控制性能的影响,给出了提高控制系统性能的改进型Butterworth滤波器的设计方法,并分别从时域、频域特性上分析了改进型Butterworth滤波器的三个可调参数：阶数n、截止频率ωc以及最靠近虚轴的极点所在的半径与虚轴之间的夹角θ对控制性能的影响,针对一阶时滞系统和二阶时滞系统,给出了改进型Butterworth滤波器的控制设计方案并进行了仿真实验研究。其次,分析了滤波器中的可调参数λ(即1／ωc)对控制系统的影响,提出了采用伸缩因子变论域的滤波器时间常数λ自调整模糊内模控制。给出了滤波器时间常数的变论域模糊控制改进方法,由e指数伸缩因子导出工程上可实用的幂指数伸缩因子。针对工业过程中常见的一阶、二阶时滞过程,并分别在模型匹配、模型失配以及模型不确定和干扰的情况下,分别采用传统模糊控制、改进变论域模糊控制及采用幂函数型伸缩因子的变论域模糊控制进行了仿真实验研究。最后,本文将卡尔曼滤波器引入到内模控制的结构中,针对被控对象的模型不确定,同时考虑到系统的随机噪声和测量噪声进而构建内模控制器,使控制系统及具有较强的鲁棒性又达到了较强的快速性,大大的提升了控制系统的控制性能,为内模控制器的进一步优化设计提供了一条有效的方法。