工业现场当中普遍存在着时滞环节,使得信息的反馈时间滞后,严重限制系统的控制效果；积分时滞对象如锅炉汽包水位控制,常见于现场中,积分项的存在使得负载扰动控制难度加大；多变量时滞系统中的耦合问题严重影响系统响应效果。针对以上问题,在本文中,详细讨论了内模控制原理以及其发展情况,针对常规的稳定被控装置和不稳定被控装置给出了基本的内模控制方案,并且给出系统响应性能指标IAE和系统鲁棒性指标Ms与内模滤波器可调参数之间的解析关系,为参数整定和调节提供理论依据,实现良好的控制。针对内模控制结构不能直接应用于不稳定对象的控制问题,同时兼具考虑系统的设定值跟踪,抗输入端负载扰动性能及系统鲁棒特性等,本文提出了一种新的改进的二自由度内模控制方案,采用内模控制原理,改进滤波器结构,解决了一类积分时滞系统的控制问题,并且详细地讨论了内模滤波器可调参数的稳定域,以及参数的调节对系统响应性能和鲁棒性能的影响。针对多变量时滞系统,本文重点分析了现阶段常用的解耦方法,着重研究了逆解耦控制,通过分析被控对象特征,界定逆解耦可实现条件。针对不满足可实现限制条件的对象,通过增添补偿项得到新的广义对象,再根据广义对象,进行内模控制器的设计与参数整定。同时,本文提出TDF(Two Degree of Freedom) PI控制器实现了设定值跟踪和负载扰动独立设计和分析,通过Ms值整定控制器参数,探讨了设定值权值变化对系统响应的影响,取得了多变量时滞系统良好的控制效果。