随着模型预测控制越来越多地被应用到工程实践中去，人们对预测控制的研究也更加深入和全面。时滞对象的控制问题和控制系统故障处理方法一直以来都是研究的热点，本文对预测控制在时滞对象系统中的特性进行了分析，并深入研究了预测控制系统对输入-输出故障的处理方法。　　考虑到时滞问题在化工过程中的普遍存在以及传统控制方法在处理大时滞对象控制问题时复杂的设计和较难实现等问题，本文对预测控制在时滞对象控制中的特性进行了分析，并与史密斯预估算法相比较，分别从模型时滞失配、系统受不可测扰动影响等情形，总结出预测控制在解决大时滞对象控制问题中的优势，主要体现在当模型时滞失配时预测控制较强的鲁棒性和模型时滞失配及系统受不可测扰动影响时控制器参数的整定对控制效果的改进。　　在实际生产过程中，保证系统安全、稳定、高效地运行是非常关键的，对系统可能发生的故障进行检测、定位尤为重要。系统故障诊断技术的研究经历了从基于模型的方法到基于数据的方法这样一个发展过程，已经形成了完备的理论体系和丰富的技术积累，本文通过分析预测控制结构以及故障时控制器的特性，研究预测控制自身对输入-输出故障的处理能力，结论可以作为预测控制系统故障诊断技术的辅助方法。主要从预测控制算法的内模结构出发，分析了预测误差对输入-输出故障的“响应”，结合故障时预测控制算法目标函数对控制输入增量的优化结果，实现控制器自身对输入-输出故障的检测、分类以及定位。　　工业过程中许多关键的设备是具有冗余配置的，但也有许多环节是以设置旁路的方式进行生产运行。本文在明确输入-输出故障源的前提下，通过分析预测控制系统稳态输入与稳态输出的关系、方系统及非方系统控制求解问题，提出一种面向输入-输出故障的变结构预测控制方法，将故障通道的输入变量或输出变量从控制器结构中剔除，同时相应地改变控制器结构，针对输入和输出故障分别给出变结构下的控制求解方法，实现在不具有冗余配置的控制环节中的一种次优控制方式。