随着现代控制理论的发展和多年的实践摸索，先进控制技术已经成熟，而预测控制策略因其预测模型、滚动优化、反馈校正三大特征符合工业过程控制的实际需要，尤其是对无法准确建立数学模型的现代工业更为适用，故成为当代的研究热点。污水处理系统是一个复杂的时变动态过程，有多个控制回路，具有很强的非线性、紧耦合、大滞后，传统的PID控制算法很难使之达到理想的控制效果。在对国内外污水处理厂控制现状、发展趋势分析的基础上，对污水处理应用先进控制进行深入研究，不仅具有学术研究价值，而且具有一定的经济效益和社会效益。本文是基于先进控制算法在污水处理系统中的设计和开发，对预测控制中的动态矩阵控制(DMC)进行了研究。 目前，国内外学者对A2/O工艺的研究主要还是集中在机理的分析上，基于ASM2模型的A2/O控制的研究还很少，虽然A2/O能达到脱磷除氮的效果，但预测控制在这工艺的研究进展缓慢，所以有必要在机理研究的基础上，通过ASM2模型对A2/O进行建模并对污水水质进行控制，达到更好的控制效果。 本文的主要研究内容包括：1、在阅读大量文献的基础上，从先进控制理论的发展历程入手，对预测控制的基本思想和发展状况进行了综述性描述，并概述性的介绍了污水处理控制和污水处理模型的发展现状。 2、详细讨论了活性污泥A2/0工艺的原理和过程，分析了ASM2模型的各个组分以及响应反应速率的推导过程，并对A2/O过程中的厌氧池、缺氧池、好氧池建模，得到反应输入输出的数学模型。 3、在污水处理优化控制部分，采用动态矩阵控制算法。在算法中，通过选择溶解氧，污泥回流比作为控制输入，以总氮，总磷为控制对象，进行MATLAB仿真观测输出效果。 4、利用VB6.0编制了污水处理软件，并利用DDE技术实现了与MATLAB的链接，从而实现了污水过程数据处理、控制及输出的可视化。通过对系统进行调试和计算，结果表明通过MATLAB在后台进行污水处理模拟控制计算，结合VB的界面功能，能够取得良好的效果，人机交互方便。 本课题研究对于二次开发于实际工业生产，具有一定的指导意义，同时作为实验室教学软件，通过教学示范和演示，为广大学生进一步了解污水处理技术提供了方便。