本文以水面探测与激光检测为背景，以某研究所的研究项目为基础，结合预测PI算法及控制器设计等知识，完成水波跟踪控制系统的设计与实现。系统的工作原理如下，激光经过透镜到达平静的水面，被反射到扫描振镜的反射镜上，经过反射镜再次到达透镜，使激光能打到位置传感器的设定点上。当水面发生波动时，与扫描振镜相连的控制器，利用其中的控制算法，对扫描振镜的反射镜转角进行控制，使因受到水波干扰的激光，仍然能打在传感器的设定点上，实现对水波的良好跟踪。本文主要工作如下：1、首先介绍了预测PI控制算法。通过对PID算法与预测控制发展的阐述，引出预测PI算法的发展现状和基本原理。本文采用预测PI算法作为系统控制算法，并详细阐述了此算法的重要性。2、通过认识各个硬件器材的参数、功能，说明整个系统的硬件性能及可行性。由于控制器在整个硬件中起到了非常关键的作用，因而论文重点是对控制器的研究与应用，最终选择出性能、参数等都适应此系统的控制器部件。将各个硬件连接后，组成水波跟踪控制的硬件系统。3、整个系统是在软硬件结合的操作下实现的，控制算法与控制器起到了十分关键的作用。系统在实际运行之前，先使用Matlab的Simulink仿真，建立控制系统结构图，实现控制器模型的建立，得到控制器的具体参数。而后控制器硬件与PC机用网线连接，用PAC Project软件进行算法编写、以及运行时显示的控制器可调参数和结果的界面。4、为了达到较好的跟踪效果，本文先是进行PAC软件与Matlab的OPC连接，将模型和控制系统放在同计算机上，利用Simulink仿真验证控制算法与系统的良好性。而后再与实际硬件连接，得到系统实际运行的结果，进步验证系统的可靠性与可执行性。