预测控制作为一种面向实际工业过程发展起来的计算机控制算法,以其易于建模、控制性能较好、鲁棒性强、有效处理约束等特点,一直深受工业控制界的关注。现如今,模型预测控制正广泛运用于各种工业生产过程中,航天航空,石油冶炼,化学工业,医药生产,可以说无一看不到模型预测控制的身影。本文对预测控制理论进行深入研究,包括动态矩阵控制和预测PI控制的基本理论、算法的优点以及重要参数对系统性能的影响,实现预测控制算法对双容水箱液位的控制,得到了良好的控制效果。主要工作内容如下：(1)研究了预测控制算法、动态矩阵控制(DMC)算法的基本原理,其中给出了大时滞对象动态矩阵控制参数的设计方法,以及预测PI (PPI)控制算法的基本原理；(2)介绍了现场总线过程控制系统的构成,并通过阶跃响应实验辨识的方法,建立双容水箱的数学模型；(3)制定动态矩阵控制算法的流程,编写DMC算法仿真源程序,并通过仿真实验结果得出DMC参数对控制性能影响的规律；通过MATLAB的SIMULINK仿真比较了预测PI控制与PID控制、纯滞后补偿控制在动态性能、鲁棒性等方面的优缺点；(4)通过使用西门子S7-300可编程序控制器梯形图语言编写程序,开发了相应的模块,实现了预测控制算法,并将该算法应用于具有较大时滞的双容水箱液位的控制；同时通过上位机监控组态软件WINCC实时监控液位的变化。