水泥磨是水泥生产过程中的关键设备，能耗高，磨损大，水泥磨的自动化控制水平直接影响着水泥产品的质量、产量以及能耗。然而对于复杂的水泥磨控制系统，由于水泥磨本身具有的大时滞、多约束、多变量以及变量间的强耦合性等特点，精确的数学模型难以建立，控制精度难以保证。随着计算机技术和控制理论的不断发展，以模型预测、滚动优化和反馈校正为基本原理的预测控制方法不断成熟，为水泥磨系统控制注入了新的活力。本文针对水泥粉磨工艺及其控制机理，研究基于软约束的多变量时滞系统预测控制算法，设计基于软约束的水泥磨预测控制系统，具体研究工作如下：首先，通过分析水泥粉磨原理、主要粉磨设备及水泥粉磨工艺流程，研究水泥磨的典型工况、影响水泥磨系统稳定运行的各种因素及水泥磨控制机理，确定了称重仓料位保持系统和球磨机负荷优化系统的主要参数变量，为水泥磨控制提供了理论基础。其次，提出了基于软约束的多变量时滞系统预测控制算法，该算法在预测模型基础上推导系统的输出预测表达式，并通过软约束方法放松多变量时滞系统的原始约束，然后基于误差反馈原理构造系统的目标函数，求解获得系统最优控制量，实现了输出预测的滚动优化。最后，结合水泥磨工艺控制需求，设计了基于软约束的水泥磨预测控制算法，并将水泥磨预测控制算法在水泥生产过程控制系统仿真平台上进行仿真实验，实验结果表明了基于软约束的预测控制算法具有很强的约束控制力，和普通预测控制算法相比稳态误差减小，控制精度大幅提高。