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多模型自适应控制是解决非线性、变工况、参数不确定性等复杂问题的一种有效方法。本文主要将多模型思想应用在热工过程中。首先，通过机理分析，在典型工况点下建立多个固定模型，基于在线学习器思想，给出了一种优化模型集的方法，采用固定模型加自适应模型组成新的优化模型集，在运行工况超出初始建模范围时，仍能保证系统的稳定性。其次，本文就目前切换算法的几种性能指标进行研究，对切换性能指标函数的性质进行理论分析。针对切换震荡问题提出了两种解决方法：滞后切换算法和等待周期。接着，针对切换带来的抖动问题，本文提出了一种模糊加权算法，采用模糊评判规则构成控制权重，当模型切换的时候，控制器也平滑切换。本文最后提出了一种多模型自适应预测控制算法。该算法将预测控制与多模型思想结合，通过模糊自适应加权算法计算权重，采用动态矩阵控制优化控制器参数。该算法成功地应用至一个超临界600MW直流锅炉主汽温对象中。