在常规控制过程中,控制人员衡量控制效果优劣的标准仅为被控变量跟踪给定值的精度,并不考虑控制消耗裕量的情况。然而,在控制领域,控制的效果没有绝对的好和绝对的不好,使被控变量完美跟踪给定值固然是传统意义上的控制效果好,但为片面追求控制效果而造成操纵变量震荡剧烈,出现边界效应,会对生产装置造成安全隐患。为解决上述问题,在常规预测控制的基础上,加入一个能够表征操作变量裕量情况的裕量损失函数,构建考虑裕量损失函数的预测控制新架构,以探讨在控制的动态过程中综合考虑控制效果与控制代价的问题。在控制的短周期动态过程中综合考虑裕量是对常规控制科学的一种改进与思考。为此从哲学的角度出发,对预测控制的产生、发展及现有结构进行哲学解释,并通过马克思辩证唯物主义原理提出在预测控制中考虑裕量损失函数的正确性与改进方案,引入了考虑裕量损失函数的预测控制的新提法。为了深入剖析考虑裕量损失函数的保裕量预测控制,对裕量损失函数进行定义,构建考虑裕量损失函数的预测控制新架构,并推导其优化求解过程,进行系数配置,分析满足凸优化的条件。同时,通过稳态最优值分析和稳态分析考虑裕量损失函数的预测控制的保裕量效果,并采用稳态分析在预测控制中加入裕量损失函数对控制效果的影响。在长周期工艺流程中,操作变量的上限是随着工艺裕量的逐渐消耗而变小的,为此分析当操作变量的约束上限改变时考虑裕量损失函数的预测控制的保裕量情况。此外,探讨考虑裕量损失函数的预测控制的另一种数学描述与求解方法。最后,为了考虑控制和裕量优化中周期性的问题,基于工业多层递阶结构,提出预测控制的保裕量在线优化实现机制,在全局优化层与动态优化层之间加入一个优化实现层,将全局优化层中工艺人员计算得到的最优期望值送入优化实现层中进行稳态优化,基于RMPCT原理综合考虑上层送来的最优期望值与裕量损失函数,对优化实现层中的稳态优化目标函数进行设计,优化求解得到一个最优的保裕量期望值,并将其送入动态优化层中的常规预测控制器中进行控制,同样可以得到保裕量的效果。