广义预测控制，是模型预测控制中最具有代表性的算法之一。它在自适应控制的研究中发展起来，保留了自适应控制方法的优点；同时，由于延用了多步预测、滚动优化和反馈校正等策略，该算法对非线性、时变及多变量耦合等系统有很好的控制效果。作为一种计算机控制算法，广义预测控制与其它先进过程控制一样，一般基于计算机平台，以商品化软件的形式应用于过程控制系统中；然而，基于计算机平台的该类系统存在着诸如实现费用高、系统开发周期长、最优化解决方案复杂、算法不能很好适应工控现场已有的软硬件平台等方面的不足，降低了模型预测控制理论与工业现场实际需求的融合力，在某种程度上阻碍了其发展。近年来，PLC软硬件水平的飞速发展及在工业现场中越来越广泛的应用，很大程度上推动了先进控制算法向PLC上移植的研究与探索，越来越多的先进控制策略从专家、学者的理论研究走向工业现场。论文总结了目前具有代表性的先进过程控制方案在PLC平台上移植的经验，针对常规多变量广义预测控制算法需进行高维矩阵求逆的问题，提出了一种改进型直接算法，将常规算法进行矩阵求逆得到的目标矩阵通过辨识的方法间接获得，根本上解决了在PLC平台上进行矩阵求逆运算可能引起的控制系统发散问题；此外，在西门子S7-300PLC平台上，独创性地提出并设计了一款面向用户的通用型广义预测控制模块，旨在为PLC技术人员提供一种新的先进控制方案。论文首先推导了改进型多变量广义预测控制直接算法，给出了算法流程，并通过仿真算例，初步验证了其控制性能和在PLC平台上的可移植性；然后，运用符合国际电工委员会编程标准IEC61131-3的结构化控制语言，在西门子S7-300PLC上，将本文提出的改进型算法设计成独立的功能块，并给出了输入输出参数说明；最后，搭建实验平台，将本文设计的算法模块应用于控制系统，运用组态软件进行实时监控、曲线记录；实验结果验证了该模块的有效性和通用性。