本文针对工业过程控制中普遍存在的非线性现象，提出把微分几何理论中的精确线性化方法应用于工业过程控制中，使工业过程控制中的非线性系统完全精确线性化解耦或部分精确线性化解耦，再结合其他的传统控制方法和现代控制方法，使被控系统能够达到比较理想的控制效果，其原理就是在保证非线性部分状态解稳定的前提下，对系统的具有能控标准形的线性部分进行控制达到预期的控制目的。论文的主要内容如下： 首先，针对工业过程控制中的单输入单输出系统和多输入多输出系统，给出精确线性化的充分必要条件和局部坐标变换，并给出精确线性化的具体步骤，同时对实际系统模型三级倒立摆系统和火电机组的锅炉——汽机系统进行状态反馈精确线性化解耦。 其次，利用微分几何理论精确线性化方法对三级倒立摆非线性模型进行部分反馈线性化，得到的模型比直接在平衡点处线性化的模型，更接近原系统模型，并对模型进行了稳定性、可控性以及能、观测性分析，再结合PD控制方法和LQR控制方法分别对部分反馈线性化后的模型进行跟踪控制和抗干扰控制仿真及分析。仿真结果及分析表明，PD控制比LQR控制可以达到更好的控制效果，PD控制不仅可以较好的改善系统的稳定性，而且在抗干扰能力上也优于LQR控制，可以达到三级倒立摆的控制设计要求。 再次，利用微分几何理论精确线性化方法对火电机组的锅炉——汽机系统进行完全精确线性化，使系统转变成三个解耦的单输入单输出系统，对得到的反馈线性化后的模型，结合PI、单神经元自适应PID和免疫单神经元自适应PID控制方法。通过不同负荷下的仿真比较，得出了各控制器对火电机组的动态解耦能力，鲁棒性，自适应能力以及快速稳定跟踪能力的优点与缺点。 最后，对本论文的工作做一个总结，提出仍然存在的问题与不足及今后工作努力与改进的方向。