随着过程工业的发展,其日益走向大型化、连续化,工业生产过程日趋复杂多变,被控对象往往具有非线性、强耦合性、工作点的变化范围大、参数不确定性、大纯滞后和信息不完全等特征,并存在着各种约束条件,其动态行为还会随着操作条件变化而变化,以及系统参数随着环境的变化等因素而改变。在系统性能、控制器设计和整定及鲁棒性等许多方面存在问题,传统的线性预测控制器已经很难奏效。因此,如何对预测控制进行改进,以解决工业过程中存在的变量众多、强非线性、时滞、存在不确定性以及约束条件众多等问题,使之更加适合于复杂工业过程的实际应用,是亟待解决的问题。对此,国内外学者针对不同的非线性系统提出了各种鲁棒预测控制,其中H_∞鲁棒预测控制是一种处理非线性系统的有效策略。本文在前人研究工作基础上,针对一类约束非线性系统,结合输入状态稳定、鲁棒不变集、控制Lyapunov函数等理论和方法,在优化可行性、稳定性、鲁棒性、计算量和稳定域估计等方面做了分析研究,以便得到具现实意义的理论性成果和设计。结合微分对策理论,给出了一种次优鲁棒NMPC算法设计;对于状态限界扰动,得到了可调次优鲁棒NMPC算法设计,并且在理论上验证了次优闭环系统相对于有界不确定性是输入状态稳定的,在策略上降低了鲁棒NMPC在线优化的计算量。利用非线性H_∞控制,针对约束、不确定、离散非线性系统,给出了仿射系统的鲁棒MPC算法设计。结合非线性系统L2增益和输入状态稳定性,从理论上实现了最优H_∞预测控制和次优H_∞预测控制对有界不确定扰动的鲁棒控制,并且有限维参数化设计进一步降低了H_∞NMPC的在线优化计算量。最后结合一个设计实例验证了研究结果的有效性。