作为工业生产过程的大脑,不论是常规的PID控制,还是一些先进的控制方法,经过一段时间的运行,控制回路的各个环节可能发生变化,例如传感器或检测装置发生故障、设备老化等,控制器性能相比控制器投运初期时会下降。若不能及时监测到性能的退化并作出相应调整,将带来巨大的经济损耗和浪费。在这种背景下,对控制系统进行性能评估并使其保持良好控制水平具有重大意义。近十年来,控制性能评估(Control Performance Assessment,CPA)得到了广泛的关注。然而,此领域依然存在一些还未解决的问题,从而限制了性能评估技术在实际工业过程中的广泛应用,大部分的控制性能评估研究都针对时不变系统,但对广泛存在的时变系统的研究相对较少。本文在前人的研究基础上,针对时变系统的性能评估问题进行了相关的研究,主要的内容如下:(1)对控制系统性能评估的最常用方法进行了分析,即基于最小方差控制的性能评估方法,该方法将最小方差控制器作用下的系统输出方差与系统实际的输出方差比较,获得表征系统性能优劣的Harris指标。同时介绍了基于广义最小方差控制的性能评估方法,该方法是对最小方差控制性能评估方法的改进,考虑了控制作用的约束,并在性能基准中引入控制信号的方差。(2)针对存在时变扰动特性的PID控制系统,提出了一种基于多模型加权的PID最小可达方差控制性能评估方法。首先,根据每个扰动的特性设计子PID最小可达方差控制器;然后,基于扰动作用时间构造权重以设计多模型加权控制器,再以此控制器作用下系统输出所能达到的最小方差作为基准评估PID控制系统的性能。该方法准确考虑了每个扰动的特性,可以有效评估时变扰动控制系统的性能。(3)针对存在时变扰动的控制系统,提出了一种广义最小方差基准下的控制系统性能评估方法。首先,使控制系统的实际输出信号在突变扰动下保持稳定,然后以控制系统广义输出信号方差最小为优化目标,设计得到一个基准控制器,再以该基准控制器作用下系统的广义输出信号方差作为评估时变扰动系统的性能基准。(4)针对过程环节具有时变特性的系统,提出了一种基于PID最小可达方差的控制性能评估方法。首先,对过程的时变参数进行估计;然后,以PID最小可达方差为依据设定权重,进而构造一个加权函数,通过求解该函数的最小值得到一个全局最优的基准控制器,将该控制器作用下系统输出的方差作为性能基准。