模型预测控制(Model Predictive Control,MPC)已经在航空、石油化工等领域中展现了其价值并收获的显著的经济效益。虽然近十多年来在预测控制方面取得了丰富的理论研究成果,但依然没有缩小理论与现实之间的差距,一种面向化工工业过程的实用低成本型控制器的研发成为刻不容缓的课题。Ogunnaike等提出下一代新型控制器RTD-A(Robustness,Tracking,Disturbance rejection-overall Aggressiveness)控制器具有模型简单,参数与系统性能关系直接的特点使其在参数整定、鲁棒性上独树一帜。作为一种经济型预先步骤的在线性模型预测控制(advanced step linear model predictive control,asLMPC),为扩展其理论与应用本文工作如下:(1)系统综述了多变量系统、非方系统、RTD-A控制器的研究现状与发展。对单变量RTD-A控制器的算法与框图表达进行了详细地描述,与MPC 的代表内模 PID(Internal Model Control-PID,IMC-PID)和动态矩阵控制(Dynamic Matrix Control,DMC)在控制性能的多个方面进行了对比。(2)通过预测输出进行时间划分的方法,得到包括方系统、胖系统和瘦系统在内的一般多变量系统系统RTD-A控制算法的统一表达形式,用权重系数重新构建目标函数,给出了 RTD-A控制器的解析最优控制律,说明了该控制律的广泛存在及应用判别方法。(3)结合Shell重油分馏塔,分别针对方形和非方系统与两种多变量解耦控制对比展示了 RTD-A控制器在一般多变量系统控制中的灵活性、易用性和优良的鲁棒性、抗噪声性能及动态控制能力。(4)通过构建三阶水槽中试控制模型,给出了一般化工动态过程的仿真结构,明确三个时间概念。对多种微分方程求解算法进行对比,提出一性能参数量化比较效果,取得了初步的结论。