内模控制作为先进控制中的一种新型控制策略,因其具有设计原理直观简便,且易于调整、鲁棒性强等特点,在复杂工业过程多变量控制中被大量应用。但当前对于多变量系统的内模控制研究多是针对满秩的方系统或矩形系统,当被控对象为秩亏系统或广义系统时,如何采用内模控制方法研究这些非常规系统的控制问题,是本文的主要研究,包括：1.将频域辨识和内模控制结合起来,提出了一种基于频域分析辨识的内模控制方案。首先利用频域辨识方法获得被控系统较为精确的数学模型,然后把辨识得到的数学模型看做系统的内模模型,进而设计内模控制器,实现系统的期望性能。同时,通过分析衰减因子与控制对象各参数之间的关系,给出了衰减因子的取值范围,并采用NPSO优化算法选搜索最优衰减因子,提高了辨识的精度。2.研究了一类大时滞矩形系统的内模控制问题,提出了一种基于约束等价传递函数的直接解耦内模控制器设计方法。此方法根据等价传递函数和系统模型逆的关系,设计被控系统的内模控制器,进而实现系统的完全解耦以及设定值跟踪特性。通过合理的设计反馈回路的滤波器参数,使系统的鲁棒性得到了提高。3.针对奇异对象无法直接求取模型逆的问题,提出了一种基于类前馈解耦的奇异对象的内模控制新方法。为了克服这个问题,本方法首先采用类前馈解耦对被控对象进行解耦,然后对解耦后的广义系统设计内模控制器。并分析了系统的鲁棒稳定性,给出了系统能够保证鲁棒稳定的条件。为了提高系统的鲁棒性能,以IAE为性能指标,采用NLJ算法对控制器的滤波参数进行了优化。4.提出了矩形秩亏系统的两种内模控制方法。一种是基于满秩分解的内模控制方法,一种是基于阻尼伪逆的内模控制方法。前者利用满秩分解的性质设计前馈补偿器和内环反馈补偿器,然后采用非方相对增益矩阵子系统选择标准选择被控子系统,在保证辅助输出稳定的前提下实现被控子系统的满意控,易于实现。后者通过引入阻尼因子,计算系统矩阵的阻尼伪逆,然后设计基于阻尼伪逆的内模控制器,设计原理直观简单。5.打破了内模控制只能应用到常规系统的局限性,提出了多变量广义系统的内模控制方法。通过将广义系统转化成快慢子系统,给出了两种基于时间尺度变换的内模控制结构。一种是快慢子系统并联的内模控制结构,一种是主从内模控制方法。两种设计方法都是通过设计合理的前馈补偿器消除快子系统的脉冲,将其处理为慢子系统的外部干扰或模型不确定性,进而设计慢子系统的内模控制器,得到期望的性能指标。相较于前一种结构,主从内模控制在前馈通道上增加了一个具有PI结构的鲁棒控制器,具有更强的鲁棒性和抗干扰能力。