在现实化工过程中,多变量系统广泛存在,由于存在各回路之间的加大较大耦合、多时滞等特性,而传统的单变量PID控制的方法难于保证控制精度或难以控制。本文选取典型多变量化工过程系统为研究对象,提出了基于全极点近似的时滞系统的内模PID控制,提出了两种基于v规范型解耦的多变量内模控制设计的新方法,进行了多变量内模滤波器寻优,简单研究了主控变量法和广义逆法的胖系统多变量内模控制。具体如下:1.提出了基于全极点近似的时滞系统的内模控制,将全极点近似法引入内模控制设计,并将其应用于IMC-PID的转化过程,推导出了IMC-PID控制器参数计算的一般通式,便于仿真编程的实现,及在多变量内模控制中的直接应用。仿真结果表明,全极点近似法的近似程度高,系统的控制效果好,且仍具有很强的鲁棒性。2.提出了两类基于v规范型解耦的多变量内模控制设计的新方法:基于v规范型的新型多变量解耦内模控制和基于v规范解耦环节的多变量内模控制。分别对其进行系统性地解耦分析,详细推导控制器设计,得到控制器设计的一般通式,得到不同类型的v规范型解耦的IMC-PID转化结构,分别形成了较为完整的控制分析和设计方法的体系。3.将NLJ优化算法引入两种新型的多变量内模控制方法,以一种改进的综合跟踪特性与解耦特性的ITAE指标最优为目标,对滤波器参数进行寻优,仿真结果证明,控制良好,抗干扰能力强,且易于在工程中DCS的应用。4.针对胖系统研究了两种内模控制方法:主控量法和广义逆法。仿真结果表明,控制效果良好。本文率先进行了多变量系统的IMC-PID设计研究,并给出了可行性的方法,是一个创新。