本发明公开了一种高性能双率串级PID控制方法、装置及系统，属于工业生产过程控制技术领域，首先设计内环PID控制器，从而获得内环闭环控制系统动态模型，然后利用外环的采样周期内，内环PID控制器的设定值不变，采用提升技术建立基于内环PID闭环控制系统动态特性的外环动态模型，然后基于外环动态模型设计外环PID控制器，采用确定好的内环PID控制器和外环PID控制器进行高性能双率串级PID控制。本发明解决了频繁未知干扰或动态特性未知变化造成串级工业过程的内环和外环动态变化，相互影响，甚至造成谐振，无法采用常规串级PID控制技术实现该串级工业过程的控制目标的难题。