在实际的化工过程中，大滞后、带有耦合的多变量系统是十分常见的，由于通过传统的方法所获得的动态解耦阵中会有超前环节，通常情况下在物理上很难实现的，如何有效的控制多变量大滞后系统是本文研究的主要内容。本文采用作为先进控制算法一种的内模控制技术(internal modelcontrol, IMC)，主要研究多变量方系统、胖系统的内模控制方法，应用本文所提出两种方法可以实现对多时滞、具有耦合系统的控制，通过与其他方法的比较，显示出这两种方法具有响应速度快，跟踪性能好的优点，而且当模型不匹配时，系统的鲁棒性较强。IMC的基本原理、性质及控制器的设计方法；IMC的鲁棒性的分析；以及一阶纯滞后的对象的仿真都在本论文中进行了研究讨论。本文对于传统的控制方法不能解决工业过程中常常遇到的多变量系统的控制问题，提出利用终值分解来设计鲁棒改进型内模控制器的一种方法，以所想得到的对角形式、而且不具有耦合的系统传递函数矩阵为基础，同时根据设计内模控制器时的稳定可实现的原则，来设计控制器。采用这种方法，不需要对对象中的时滞项进行近似，使计算变得简便。为了使得系统的动态解耦效果变好、鲁棒性变强，改进了传统的滤波器结构。此种方法对于方系统和非方系统同样有效。本论文设计出了一种基于等效模型的Smith滞后补偿控制器来处理多变量大滞后系统。通过将过程模型的传递函数进行开环等效，得到一系列的独立单回路集。对每个回路的高阶传递函数进行降阶之后得到一阶或二阶加纯滞后形式的等效模型，然后利用降阶之后的等效模型，结合IMC的设计方法，来设计Smith时滞补偿控制器。采用这种方法设计的控制器具有良好的高维解耦能力、快速的响应时间以及较小的控制量的波动。