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以模型预测控制系统为代表的先进控制系统(APC)在工业过程中的应用普及，取得了较好的经济利益。然而模型预测控制系统在运行过程中往往不能保持良好的性能给它的进一步推广带来了一定的瓶颈。因此，当模型预测控制系统的性能发生下降后通过启动自愈算法恢复系统性能成为本文主要研究的内容。具体的研究内容如下：本文首先研究了如何通过自动调节模型预测控制器的Q和R参数来恢复系统性能实现控制器自愈：通过MVC3原理求解出满足控制器输入输出方差上界的控制率K，然后利用LQR逆最优性，反求出满足需要的控制器参数Q和R。将计算得到的新的控制器参数更新到控制器中，通过在不同参数下的系统状况的对比发现自愈的效果。其次本文研究了如何通过自动调整控制器的预测模型参数来恢复系统性能实现控制器自愈：推导出含有待辨识参数的线性矩阵方程式，并利用动力学的算法推导出了模型预测控制器模型的自愈公式，给出了求解未知参数的网络结构，利用这一网络结构求解出模型参数，实现系统自愈。文章还从理论上证明了所用方法的参数收敛性。最后本文还针对一个实际控制问题给出了二自由度内模控制器的新的设计结构，并分析了其在设定值跟随和克服扰动上面所具有的优势。然后利用MVC~3原理求解出二自由度IMC的参数1和2的理想值。最后开发了二自由度IMC设计软件进行了并叙述了软件的使用方法。