免疫系统作为一个高度并行的智能信息处理系统，为工程问题的实时解决提供了新的思路。充分挖掘、借鉴这种系统的丰富资源，不断开发新的和完善已有的人工免疫模型，已成为人工免疫系统理论与应用的重要研究内容。本论文针对最优化、数据聚类等问题，将免疫系统中的部分免疫机制与相关方法结合，分别提出了分层免疫模型、AiNet-GIS模型、AIS聚类模型及AIS-DEA模型等一系列人工免疫模型，并以电信网动态路由优化、土壤资源质量评价、农用地分等为例作实证研究，取得了良好的效果。 本论文基于免疫系统的构成和相关机理，通过对人工免疫系统的表示模型、基本组件及相关模型和算法进行分析，提出了人工免疫系统的设计框架。为利用人工免疫系统解决实际问题提供了基础框架和理论支撑。 　　结合免疫系统的相关免疫机理和人工免疫系统的设计框架，提出一个集成多个不同免疫操作的分层免疫模型，并对该模型进行了收敛性论证、性能测试和比较分析。 　　针对电信网的话务控制和动态路由问题，建立一个基于分层免疫模型的动态路由评估模型，并把禁用节点作为免疫疫苗，引入到模型中，提高模型的收敛速度和解的质量。以广东电信网动态路由控制为例，验证了该模型的有效性；同时通过比较分析，该模型在性能上优于遗传算法。基于分层免疫模型的动态路由评估模型的建立，为实现电信网的动态路由实时控制提供一个新的方法。 　　针对AiNet模型的不足，结合免疫网络的调节和抑制机制，设计一种基于矢量距的抗体促进与抑制机制，并对AiNet模型进行改。仿真实验比较和收敛特性测试论证了该模型改进的有效性。 　　针对土壤资源质量评价中存在具有空间特性、不确定性以及多指标的对象难以评价等问题，提出将地理信息系统(GIS)与AiNet模型相结合，建立一个新的土壤资源质量评价模型—基于AiNet-GIS的土壤资源质量评价模型，将其应用于广东省土壤资源质量评价中。对该模型的评价结果与指数和、模糊综合评判法进行对比分析，并进行实地抽样检查，结果表明，基于AiNet-GIS的土壤资源质量评价模型优于其它两种方法，能非常有效地揭示土壤资源质量状况。 　　基于免疫系统中自我调节机制和抗体多样性等特征，借助克隆选择原理的简化机制，设计一个AIS聚类模型。 　　针对目前农用地分等模型存在的一些不足，提出采用DEA模型从投入/产出的角度对农用地进行分等；并通过构建虚拟单元对该模型进行改进，建立一个基于虚拟单元的DEA模型。同时利用AIS聚类模型，用于解决DEA模型难以处理农用地分等中的海量数据等问题。 　　将AIS聚类模型、基于虚拟单元的DEA模型与GIS进行有效的集成，建立一个新的农用地分等模型—基于AIS-DEA的农用地分等模型，并利用该模型对广东省高要市农用地进行分等，取得了较好的效果。 　　总之，本论文在开发人工免疫模型及其集成模型，探讨其理论和应用方面作了许多工作，丰富了人工免疫系统的研究，也为工程实际问题的解决提供了新的模型。不断扩展和完善已有的人工免疫模型及其集成模型，进一步深入研究其理论基础和拓宽其应用领域是今后研究的重点和发展方向。