电极调节系统是电弧炉炼钢的关键环节。通过调节电极的位置可以改变输入到电弧炉内的电功率。快速且准确的电极位置控制是节约电能、缩短冶炼周期、降低电极消耗及延长炉衬寿命的关键因素之一。然而,电极调节系统是一个具有高度非线性、参数时变、变量耦合及强随机干扰的复杂系统。因此,研究电弧炉电极调节系统的建模与控制具有重要的理论意义和应用价值。本文的主要工作如下：(1)针对输入死区非线性、输出电弧非线性和强随机干扰的特点,第二章建立了Hammerstein-Wiener型电极调节系统的数学模型。提出一种基于偏差补偿递推最小二乘的参数辨识算法,在线辨识出原系统参数乘积向量的无偏估计；并采用张量积逼近参数分离方法,计算出线性部分和非线性部分的参数值。该方法可以补偿过程噪声引起的估计偏差,得到电弧炉电极调节系统参数的无偏估计,为电极调节系统的控制器设计奠定了基础。(2)为了避免电弧非线性对控制性能的不利影响,第三章以液压缸活塞行程变化量替代电弧长度变化量,提出一种基于动态径向基函数神经网络死区补偿的电极升降控制器,并利用Lyapunov方法证明了系统的稳定性。该方法不仅可以补偿死区引起的不良影响；而且可以避免控制信号的振荡,有利于延长执行机构的使用寿命。(3)上一章给出的控制方法虽然简单,但是在出现塌料干扰的情况下,液压缸的活塞位移并不等于电弧弧长,即上述控制方法并不适用于冶炼的初期阶段。因此,第四章提出了一种基于自适应逆死区补偿的模糊PID控制算法。该方法不仅可以消除死区引起的稳态误差,而且可以提高系统的响应速度和跟踪性能。(4)上述控制方法,先补偿死区非线性,然后设计控制器,这将影响电极调节系统的控制性能。为了改善控制性能,第五章综合考虑了输入死区非线性、液压线性和输出电弧非线性,提出了基于椭球集的离线设计在线综合预测控制算法,并利用Lyapunov方法证明了系统的稳定性。在整个优化过程中,不仅采用了时变的椭球终端域,而且引入了至少一个自由控制变量,从而能够改善电极调节系统的控制性能。(5)由于实际输入输出约束都是线性不等式约束,而在处理线性不等式约束时,上一章设计的椭球集有较大保守性。所以,第六章设计了更适合处理线性不等式约束的多面体集,提出了改进的基于多面体集的离线设计在线综合预测控制算法,并利用Lyapunov方法证明了系统的稳定性。由于在多面体集内,设计了参数相关非线性控制律,该控制律不仅与多面体集的顶点相关,而且与多面体描述预测模型相关,所以可以降低普通非线性控制律设计的保守性,扩大多面体稳定域的范围。另外,在满足实时性的条件下,可以获得更好的控制性能。