在以地表水为城市供水水源的饮用水净化处理工艺中,混合、絮凝是不可缺少的环节,除浊、澄清是水处理工艺的主要目标。在一定的工艺条件下,混凝剂的投加量直接决定混凝效果。因此实现混凝剂投加量的优化控制,是保证出水水质和节约水厂运行成本的迫切需要。目前国内水处理混凝投药过程采用的检测仪表,质量普遍不高,精确性、可靠性难以满足控制要求;水处理混凝投药过程本身的大滞后性、精确模型难以建立的特点给传统PID控制带来困难。预测控制采用多步预测、滚动优化和反馈校正等控制策略,控制效果好、鲁棒性强,适用于控制不易建立精确数学模型且比较复杂的工业生产过程。本课题首先用最小二乘法辨识了投药系统的数学模型,然后介绍了预测控制中的动态矩阵算法,推导了DMC的内模控制(IMC)结构,并以此种结构对DMC系统性能进行了分析。利用MATLAB/SIMULINK进行系统仿真,通过对控制参数的合理设置以及反馈滤波器的设计,解决了系统模型失配造成的输出振荡问题,证明了算法应用的正确性和可行性,并与PID算法相比较,证明了控制方法的优越性。本文是针对混凝投药智能节点进行设计,考虑课题的后续是以研发水厂自动化系统为目标,因此选择LonWorks技术作为研发平台对投药节点进行设计。应用LonWorks技术开发的产品,具有开放性、可互操作的特点,是数字化、网络化的产品,可进行远程监控。根据水处理混凝投药节点控制程序复杂、采样数据种类多等特点,提出基于主机的Lon智能节点,选用了单片机AT89C52作为主机,负责实现现场测控功能,神经元芯片作为通信处理器,负责实现网络通信功能。对现场数据采集A/D转换电路、主机与Neuron芯片通信接口电路、单片机数据输出电路进行了设计,并对各部分软件进行了设计,为水处理混凝投药控制提供了可行的解决方案。