在实际磨矿分级过程中,分级机溢流浓度是重要的工艺指标。但分级机溢流浓度不仅与给矿量、给水量之间存在复杂的强耦合、非线性关系,而且受到随机噪声、量测噪声、模型参数摄动和传输过程中的不确定性扰动等因素的影响,使得磨矿分级过程表现为多变量、强耦合、大时滞等特点,导致磨矿分级过程的控制精度、鲁棒性能较低,从而使得分级机溢流浓度很难控制。因此,本文以磨矿分级过程作为研究对象,将分级机溢流浓度稳定控制作为控制目标。通过辨识方法得到磨矿分级过程的数学模型,引入两种改进的多变量内模解耦控制方法,实现磨矿分级过程的解耦控制,以及分级机溢流浓度稳定跟踪设定值。具体内容如下:首先,将分级机溢流浓度、返砂量作为输出量,分级机补加水、给矿量作为过程变量,建立磨矿分级过程的数学模型,采用遗忘因子递推最小二乘法对模型参数进行辨识,通过相对增益矩阵对系统进行耦合度分析。其次,提出改进的V规范型三自由度内模解耦控制方法对磨矿分级过程进行解耦控制。通过引入滤波器,构成三自由度内模结构,使系统设定值响应与干扰响应分离,同时引入双口控制,提高系统抗干扰能力,以ITAE和鲁棒性能相结合的综合性能指标作为整定滤波器参数的目标函数,提出混沌、局部增强算子的改进人群搜索算法对滤波器参数进行优化。仿真结果表明,在摄动系统下,与其他控制方法进行比较,改进的V规范型三自由度内模解耦控制方法使得磨矿分级系统具有较好的解耦性和鲁棒性。再者,提出改进的逆解耦自抗扰内模控制方法对磨矿分级过程进行解耦控制。利用逆解耦方法实现磨矿分级系统的解耦,对解耦后的子系统采用改进的内模控制和线性自抗扰控制。通过引入内模补偿器和增益对时滞进行补偿,减小了系统对模型的依赖度,通过调节线性自抗扰控制器、内模补偿器参数和增益抑制模型失配、外部干扰及不确定性因素对系统带来的不利影响。与改进的V规范型三自由度内模解耦控制方法、逆解耦内模控制方法进行比较,仿真结果表明,改进的逆解耦自抗扰内模控制方法有较好的解耦性能、跟踪性能和鲁棒性能,验证了此方法是有效的。最后,将两种改进的多变量内模解耦控制方法在磨矿半实物仿真平台上进行验证,通过半实物仿真平台结果表明,两种改进的多变量内模解耦控制方法的有效性。