现代工业生产过程经常会配备单回路、串级、多变量等不同的控制系统,并且一个生产装置可能存在成百上千的控制回路。这些回路的许多控制器在运行初期具有良好的性能,但运行一段时间之后,会因受到各种变动因素的影响,导致性能逐渐退化,从而降低了控制系统的有效性,最终导致产品质量的降低和操作成本的增大,有的甚至还会有人身安全的问题。因此对控制系统性能进行及时的评价是非常重要、有价值的。由于早期控制性能评价大都是以最小方差控制方式下的输出可达最小方差(简称最小方差)为基准,但是在实际应用中,最小方差控制经常会给出高增益、宽带宽和一些不切实际的大方差控制量信号,因此最小方差控制并不实用,而以最小方差作为一般控制系统的性能评价基准也就不太合适。本文主要针对最小方差控制基准的上述缺点,为了更全面地反映系统被控量和控制量变化信息,采用了Grimble提出的广义最小方差基准来开展控制系统性能评价研究。论文的主要工作和研究成果如下:(1)针对单回路控制系统,将根据反馈控制不变项设计最小方差控制器的思想推广到广义最小方差算法,得出其最优控制器。研究得到模型多项式长除算法,并应用到广义最小方差基准的计算中。(2)串级控制在过程控制中有广泛的应用。提出了一种基于广义最小方差的串级控制系统性能评价方法,并通过对比仿真证实了,广义最小方差对于控制量的变化要比最小方差评价更敏感,更能全面反映系统的运行状况。(3)利用过程控制实验装置,开展单回路和串级系统控制性能评价研究,得到了合乎实际的性能评价结果。上述研究工作表明,广义最小方差基准能考虑实际应用中对控制动作的约束和惩罚,全面反映控制状态信息,是一种符合现实的性能评价算法。在未来的控制器性能评估中应会起到重要作用。