随着工业控制技术的发展以及计算机算法的普及，在20世纪后期一种新的计算机算法——预测控制算法应运而生，该算法大量应用于电力、石油、水利等领域。并在以上领域的实际控制中获得了不错的控制品质。作为一种新发展起来的先进的计算机控制算法，其完美的结合了智能控制和自适应控制的优点，具有容易建模、鲁棒性强、有效处理约束、控制性好等特点。　　水力机组调节系统具有多输入多输出、快时变与慢时变共存、兼具非线性、非最小相位系统等显著特点，然而目前常规的PID调节已经无法满足大型水力机组的控制品质要求，为了保证水力机组在各种工况下都能安全、稳定的运行，本文运用不同的模型预测控制方法（DMC预测控制算法、多模型 DMC预测控制算法、广义预测控制算法、直接广义预测控制算法），根据水力机组在不同运行工况下的导叶开度a进行模型识别，得出模型函数，并与PID调节进行对比、分析，证明预测控制算法在水力机组调节系统控制中的良好品质。本文主要的研究成果有：　　(1)详细分析和建立水力机组调节系统模型，并利用经典PID控制算法对水力机组调节系统进行控制分析，以此为基准展开预测控制理论的研究。　　(2)以单模型动态控制矩阵控制算法作为依据，经过理论探索和研究“化零为整”得到了多模型动态控制矩阵控制算法，解决了单模型动态控制矩阵无法在工况较大的范围内运行的问题，在模型切换的问题上采用三次样条插值的方式，使得模型之间的过渡变得更加平滑，减小了系统波动带来的误差，提升了水力机组调节系统的调控质量。　　(3)本文认真研究了广义预测控制算法，在其间发现了该算法在求解丢番图以及矩阵求逆时运算量过于庞大，为了简化计算过程、缩短控制时间本文提出直接广义预测控制算法，避免因求解丢番图的时间和过程太过漫长，从而造成被控系统实时性降低的情况，通过论证具有一定的实际操作价值。最后通过对几种算法的控制效果进行直观的对比，发现预测控制算法在水力机组调节系统中更具优势，证明了该算法具有优良的控制品质。