大多数工业控制系统往往存在着大惯性、大时滞、不稳定等各种复杂的特性,传统的PID控制难以取得令人满意的控制效果。为此,本文运用了一种先进的控制策略——模型驱动PID(Model-Driven PID,MD-PID)作为解决上述问题的突破点,在深入分析MD-PID控制策略的基础上,将其应用于上述难以控制的对象中,以取得好的控制效果。本文首先对MD-PID进行了深入的研究,分析了MD-PID控制系统结构、各个模块在控制系统中所起的作用和意义以及现有的参数设计方法;并针对典型工业对象进行控制仿真,通过与传统PID控制、内模控制相比较,得出MD-PID的优势所在;与此同时探究了MD-PID对其它经典控制系统的兼容性,体现了其控制系统的灵活性。其次在现有的MD-PID理论基础上,介绍了对其控制结构进行改进的模型驱动二自由度PID(Model-Driven Two-Degree-Of-Freedom PID,MD-TDOF-PID),探讨了二自由度参数对系统的影响,并提出了对其控制策略进行改进的改进型MD-PID(Improved Model-Driven PID,I-MD-PID)。其中MD-TDOF-PID是通过二自由度参数使系统目标值跟踪特性和干扰抑制特性可以独立设置,同时达到最佳;I-MD-PID则是通过提高控制过程中模型的匹配精度,提升控制品质。最后将MD-TDOF-PID控制策略应用于具有大惯性、大时滞特性的火电厂烟气脱硝系统。考虑到脱硝系统的非线性特性,在MD-TDOF-PID控制策略的基础上,引入多模型自适应控制策略。在系统设计过程中,先通过动态特性试验,建立不同工况下的对象模型;然后针对各个对象模型分别设计MD-TDOF-PID控制器并加权输出,最后通过仿真和工程应用表明:无论是稳定工况还是变工况状态,自适应MD-TDOF-PID均可以满足脱硝系统的控制要求。