开展流程工业综合自动化领域的基础研究与应用基础研究，面向国家流程工业发展的重大需求，解决实现流程工业绿色化与综合自动化的关键科学与技术问题。通过机制创新，促进“重点实验室—国家冶金自动化工程技术研究中心—863产业化基地”的有机结合，推进科研成果转化，形成“基础理论研究—技术创新—研究成果转化”的完整创新体系。基础研究瞄准国家目标和国际自动化学术发展前沿，在主要研究方向上不断探索新理论与新方法，取得具有国际领先、对我国工业自动化进步具有推动作用的研究成果，使我国的自动化学科处于国际先进水平。 技术创新以自主创新的理论与方法为基础，发挥创新群体的作用，协调攻关，解决流程工业综合自动化的重大关键技术问题，形成具有自主知识产权的核心技术成果，为我国流程工业实现绿色化与综合自动化，由制造大国变为制造强国提供科学技术支撑。科研成果转化以实验室具有自主知识产权的核心技术成果为支撑，与东北大学国家冶金自动化工程技术研究中心合作，研发相关的高技术产品，通过863产业化基地，在流程工业企业广泛推广应用，推动行业技术进步。实验室面向实现我国流程工业绿色化与综合自动化、实现企业全局优化、提高企业竞争力的重大需求，解决实现流程工业综合自动化提出的工业界亟待解决的，对控制理论与控制系统设计方法中具有挑战性的关键科学技术问题，确定了实验室的主要研究方向为：生产全流程一体化控制、企业生产与运作管理中的建模与优化决策方法、具有综合复杂性的工业过程智能建模与控制、难测工艺参数与生产指标的软测量与检测技术及装置、生产过程的运行工况故障预测、诊断与自愈控制。五个研究方向形成有机的整体，以工业装置的检测与控制—复杂工业过程的运行控制与运行工况故障诊断—生产管理与运作管理的决策—全流程一体化控制—流程工业综合自动化理论与方法为主线，解决难测参数与生产指标的实时检测、具有综合复杂性的工业过程的控制、难以建立数学模型的工业过程的安全运行控制、以综合生产指标为目标的生产全流程运行控制以及综合自动化系统的安全性、协同性和易用性等的理论与方法问题。