多模型控制的思想于20世纪70年代被提出。多模型控制具有更强的鲁棒性。随着被控对象呈现出不确定性、非线性、时变性、大范围工况等特性，多模型控制方法也变得备受关注，成为控制领域的研究热点之一。多模型方法涉及控制算法、建模方法、模型集构造、多模型调度及切换与调整策略。

多模型控制方法可分为多模型预测控制和多模型自适应控制等。多模型预测控制将预测控制与多模型方法相结合，用一种非线性系统的线性化多模型表示，并在综合考虑控制期望轨迹和过程非线性特性的基础上，为各线性化子模型给出了多模型参考轨迹。多模型自适应控制首先利用多模型来逼近系统动态性能，再构造多模型自适应控制器。

除了在非线性系统控制方面应用外，多模型控制方法也应用在状态估计上。多模型估计算法将参数空间映射为模型集，通过对各个并行的模型滤波器的结果进行融合得到系统的最终状态估计结果。荷兰自动控制专家H.A.P.布洛姆（H.A.P.Blom）和美国自动控制专家Y.巴-沙洛姆（Y.Bar-Shalom）提出的交互多模型算法是性能代价比最高的机动目标跟踪算法之一。交互多模型算法包括交互、滤波和组合三个步骤。