模型预测控制因其能够处理系统约束、对模型要求低且鲁棒性强等特点,在工业过程中已得到广泛应用。由于许多工业过程的子系统可基于一阶加滞后模型描述,因此亟需针对由该模型组成的多变量系统分析预测控制闭环性能并提出有效的参数解析调优方法。现有工业应用中的参数调优方法大多基于工程经验或数值近似等方法,导致预测控制参数调优存在一定的盲目性。另外,对于工业过程中一些滞后为分数阶的系统,现有方法通常是将分数滞后近似为整数滞后进行调优,导致系统性能无法得到保证,甚至出现系统闭环性能恶化。针对上述问题,本文将由一阶加分数滞后系统组成的多变量分数滞后系统分为三种情况进行分析研究,并提出了几种对应的多变量分数滞后系统模型预测控制参数解析调优方法。1.针对不同输入对各输出等动态等时滞的多变量分数滞后系统,首先对其进行数学建模,推导闭环传递函数并进行解耦分析,以揭示预测控制待调参数与闭环性能间的定量关系,从而获得预测控制参数解析调优方法,最后以p H值自动控制系统和搅拌系统为例验证了算法的有效性。2.针对各输入对不同输出等动态等时滞的多变量分数滞后系统,首先在所有滞后均相同的情况下进行数学建模,推导其闭环传递函数及解耦条件,从而研究其预测控制解析调优问题;针对滞后不同的情况,由于闭环系统难以完全解耦,提出一种基于优化问题求解的预测控制解析调优方法,最后以涡轮发电机系统为例验证了算法的有效性。3.针对各输入对不同输出的动态时滞均不同的多变量分数滞后系统,在以上研究的基础上,首先对系统进行数学建模及闭环分析,通过将参数调优问题转化为极点配置问题,提出一种有效的预测控制参数解析调优方法,最后以二元精馏塔系统为例验证了算法的有效性。