计算机控制的实时系统本质上属于过程连续运转和离散计算处理并存的混杂系统.更为一般的是由连续时间子系统和离散事件(DES)子系统构成的一类复杂系统.在过程控制现场,反馈控制和安全联锁保护是各类工业自动化装置的主要功能,在经典描述中它们有不相关的语言和方法.当把它们放在一个框架下统一表述时,直接导致了近年来关于混合逻辑动态(MLD)系统的建立和发展.MLD系统属于一类相对简单但能涵盖大多数过程自动化行为的混杂系统,数学规划中混合整数线性规划(MILP)和混合整数二次规划(MIQP)的研究成果为这类系统的求解提供了理论和数值计算基础.MLD系统作为一种崭新的体系结构,在稳定性分析、状态观测和参数估计、最优控制器设计和实现、故障诊断等方向上有许多问题需要解决.该文研究的是MLD系统的预测控制问题.传统的预测控制由模型预测、滚动优化和闭环校正三个要素组成,最显著的优点在于处理各类约束条件的能力.而且由于模型和约束条件集合分开描述,其最优控制问题的构造相对简单,鲁棒性和参数调整等实施问题也有一些规则可参考.MLD系统的预测控制要复杂得多,例如稳定性分析.由于连续变量和离散状态(0-1)共存于一个模型中,首先需要把各类常规的逻辑条件或特殊的多模型(分段线性)转换成MLD系统的标准形式,其次是MLD系统预测控制三要素的自动构造.由于一些调整参数例如平衡点或参考轨迹已经混含在MLD系统描述中,参数整定和调用标准混合整数规划解题器时的矩阵计算问题需要系统的解决方法.该文首先给出了MLD系统的描述方法,主要包括用逻辑命题的形式表示系统各变量之间的内在关系,然后转换成具有连续变量和离散变量的线性整数等式和不等式.其次研究了MLD系统的预测控制构造问题,设计了标准化的接口程序,用于一般MLD系统实施预测控制时自动调用混合整数规划解题器.最后针对两个典型实例,即分段线性系统和三槽水位系统(前者具有连续和离散的特征,后者是MLD系统的Benchmark问题),设计了它们的预测控制,并通过仿真演示了基于MLD系统描述方法的预测控制效果,以及一些控制参数整定的结果.该文关于MLD系统建模和控制的研究,表明了在MLD系统上实施预测控制策略的有效性,也进一步验证了运用MLD系统可以描述和解决一类混杂系统的控制问题.