本文研究的磁悬浮球系统是一个具有强非线性、开环不稳定性和对控制实时性要求极高的控制对象。该系统具有物理参数不确定性,易受环境影响等特点,具有类似特点的系统在工业过程控制中较普遍。因此对磁悬浮球系统进行研究是一件很有意义的工作。本文首先简述了磁悬浮球系统的物理结构和实验平台的构成,推导出了磁悬浮系统的线性化物理模型,并分析了系统的可控性、可观性和开环阶跃响应,验证了实验对象的开环不稳定性。然后本文详细介绍了ARX模型.RBF-ARX模型和LLRBF-ARX模型的模型结构及参数辨识方法—结构化非线性参数优化方法(SNPOM),并将这三种模型结构应用于磁悬浮球系统的实际建模中。接着,本文详细介绍基于此三类模型的预测控制器的设计方法,并将其应用于磁悬浮球系统的控制中,给出了相应的仿真控制和实时控制结果。结果表明基于RBF-ARX模型和LLRBF-ARX模型的预测控制器在磁悬浮球位置控制中具有较好的控制性能。最后,本文设计了详细的实验,通过比较与分析PID控制器,基于ARX模型的预测控制器(ARX-MPC、)和基于RBF-ARX模型的预测控制器(RBF-ARX-MPC)的实时控制效果,发现ARX-MPC和RBF-ARX-MPC的控制性能明显优于传统PID控制,而且RBF-ARX-MPC能在更大的范围上实现磁悬浮球位置的控制,在此大范围上,PID与ARX-MPC控制均已失控。同时,本文给出了各控制器的控制性能指标的详细比较,定量地证明了RBF-ARX-MPC在磁悬浮球位置控制中具有良好的控制效果和更大的控制范围,充分验证了RBF-ARX-MPC在磁悬浮球位置实时控制中的优越性。图61副,表4个,参考文献62篇。