对于复杂多变量工业过程，如何建立其合适的数学模型一直是控制领域研究的一个难题。子空间辨识方法作为系统辨识研究的一个新的领域，自上世纪九十年代开始研究以来受到学术界和工程界的广泛关注。相比于传统的系统辨识方法，它有着许多的优点，也更适合用于复杂的多变量系统。回转窑烧结是一种典型的复杂热工过程，具有多变量、大延迟、非线性等特点。由于该过程建模困难，先进的控制技术不能很好的应用于它的生产过程中，生产的自动化水平不高，影响了生产效率和节能减排。本文从子空间辨识的基本理论出发，结合回转窑建模的需要进行子空间辨识方法的应用研究。论文的主要内容包括：全面的概述了子空间辨识方法的基本理论和基本算法。包括系统状态空间描述及数据矩阵的构成，子空间辨识的空间投影理论等分析工具，经典的子空间辨识算法以和子空间辨识算法的基本步骤。目前大多数子空间辨识方法都是针对开环系统，考虑对闭环系统回转窑的窑温建模需要，在经典辨识方法的基础上，研究了一种基于主成分分析的子空间辨识方法，同时引入不同于经典子空间辨识的模型阶次的判断方法AIC准则,最后通过实例证明其有效性。将经典子空间辨识方法和基于主成分分析的子空间辨识方法分别应用于回转窑烧结过程建模。针对回转窑烧结过程特点，从采集自现场的多变量的数据中选出相应的输入输出量，设计了数据预处理和建模的框架，通过上述辨识算法实现了对烧结模型参数的辨识。基于现场数据的最后仿真结果表明：本文方法可直接利用现场热工数据有效辨识出窑内主要温度参数，具有较好实用价值。