预测控制作为一类采用在线滚动优化的控制算法,受到工业界和理论界的广泛重视。通过近十几年的理论研究,预测控制定性综合理论逐渐形成,涌现出很多重要的研究成果。但是,预测控制理论研究的成果和实际应用之间的距离却越来越大。尤其是,近年来随着科学技术的进步和人类社会的发展,对于环境保护和能源效率越来越重视,因此人们对控制提出越来越高的要求,分布式网络和分布式控制系统已大量应用于国民经济的各行各业,底层(或现场)控制系统的约束处理能力及其控制性能的优良显得越来越重要。因此,预测控制越来越受到更为广泛的应用领域的关注。　　 对于预测控制而言,要实现在更为广泛领域的应用,尤其是在现场控制中的应用,首先需要解决的就是其计算效率和实现方式的问题。本文以此出发,在以往工作的基础上,集中研究了预测控制高效算法及其实现方式,得到以下成果:　　 ●基于以往等效集结概念,研究具有闭环形式的集结策略,分析闭环形式对于集结预测控制器的影响,进而提出其等效集结和拟等效集结的设计方法,以保证控制器的控制性能。　　 ●针对拟等效集结不能有效保证闭环系统稳定性问题,以及控制范围相比于原控制器较小的缺陷,提出时变基向量方法,以保证闭环系统的稳定性:进而,通过适当放松系统的约束,以扩大系统的控制范围。设计得到的集结预测控制器具有控制范围和原控制器相同,控制性能和原控制器基本相同的特点,而计算量却大大降低,更利于实际实现。　　 ●针对多胞不确定系统的鲁棒控制问题,提出采用多面体不变集设计离线预测控制器,以降低控制器的在线计算量,提高其实时性。设计采用离线设计,在线综合方法,通过离线设计一系列多面体不变集,在线采用插补方法,降低简单查表所带来的保守性,改善其控制性能。　　 ●针对以往鲁棒预测控制大多采用LMI(linear matrix inequalities)的形式,从而带来了较大的在线计算量的问题,采用闭环策略u(k+I)=Kx(k+I)+c(I),基于扩展广义插补的方法,通过离线确定性能指标上界对应的加阵地方法,将多胞不确定系统的鲁棒预测控制问题转化为OP问题,以提高其计算实施效率。　　 ●针对现场预测控制实现问题,着重研究了基于FPGA嵌入式平台的预测控制器设计和实现的问题,提出了矩阵乘法器和等式QP求解器的硬件设计和实现方法,以提高控制器的实时性,并通过直流电机角度跟踪控制问题的实验,验证了设计的有效性。