在实际工业控制过程中,复杂工业过程模型往往难以建立,模型预测控制算法因对模型的精度要求不高,在建模的简易性、鲁棒性等方面有显著优点,抑制了控制算法对于系统模型参数变化的灵敏性,因此在复杂工业生产控制过程中得到推广应用。混凝投药是自来水处理中的关键环节之一,通过投加明矾等药剂除去原水中的杂质及其他有害物质,这一过程效果的好坏将直接影响水厂的出水水质。传统的数学模型法、流动电流法等方法不能适应水质特性的强烈变化,单一的控制模型很难有好的控制效果,不同水质的特性需要有不同的模型与之匹配,为此本文提出了水处理混凝投药的0-1组合优化模型,根据源水流量的变化切换模型。考虑到水厂的经济性能,提出一种混凝投药系统的双层结构模型预测控制策略,论文取得的主要工作包括以下几个方面：1.提出了一种水处理混凝投药的0-1组合优化模型,根据当前水质的稳定程度,动态选择适当的模型,使得在不同水质特性时利用匹配的模型实现控制,实现良好的控制效果。当水质比较稳定、变动不大的时候,直接采用单一的回归模型进行预测；但当水质变动大、情况复杂的时候,采用单一的BP神经网络。0-1组合模型根据当前水质的稳定程度,动态决策用哪一个模型,不同的水质特性有不同的模型与之匹配,达到优化控制的目的。2.采用水厂的实际数据建立了0-1组合优化模型,并进行仿真分析,与单独采用非线性回归模型、BP神经网络模型进行控制做数据拟合比较,得出BP神经网络模型能直接从历史数据过渡到过程工艺,能有效避免建模所需要的各种流程参数,这对雨天等复杂情况效果好。回归模型对晴天等水质情况变化不大的时候效果好,单个模型各有自己的优势,0-1组合优化模型是取了他们控制效果最好的一部分,是一种组合优化。3.提出了混凝投药系统的双层结构模型预测控制策略,采用MPC稳态目标计算和动态优化控制两级结构,上层稳态优化,下层动态控制,在每一个采样时刻动态优化性能指标,同时传递给下层,结合考虑了水厂的实际经济效益,通过目标函数来体现经济性能,实现卡边控制。经过仿真分析可以看出双层结构模型结合了实际水厂的运行情况,能及时得到加明矾和氯对浊度和pH的影响,避免因浪费而提高成本,降低效益。