为适应现代工业大系统的优化控制要求,目前广泛采用以预测控制技术为核心的递阶结构进行工业过程控制。伴随着工业技术的发展,主流的预测控制技术采用包含“稳态优化+动态控制”的双层结构。双层结构预测控制可有效解决在复杂工业过程中经常遇到的多目标优化、多变量控制等问题。但由于发展时间不长,与其在工业上的应用相比,理论研究稍逊一筹。近年来,针对双层结构预测控制的算法设计、算法研究、稳态优化可行性分析等问题已有一定的研究成果出现。本课题在已有的研究基础上,分析了双层结构预测控制的结构特性和作用机理,并与实际应用相结合,完成精馏塔的控制问题。课题开发了系统软件,实现了相应功能。课题研究过程分为前期准备和后期数据处理、效果分析两阶段。在前期准备过程,通过系统辨识得到阶跃响应模型,并选定与模型信息相吻合动态矩阵控制算法作为控制方法,结合双层结构预测控制作用机理,在稳态优化层完成可行性分析、稳态目标的求取,作为动态控制层的设定点,并完善动态矩阵控制相关参数和性能指标信息。后期处理,主要是利用已有的模型和数据,结合动态矩阵控制技术的控制特性,完成系统的控制过程。效果分析主要是对各控制参量的权值信息进行修改,并仿真控制过程,得到结论,即通过修改不同参量的权值参数,对系统的动态性能和稳态性能产生影响,再根据结论,结合工业过程的实际要求,完成参数的人工设定,使得控制结果更好的趋近于预期效果。最后,上述控制过程通过开发软件予以实现。通过系统控制可使控制输入和被控输出变量最后稳定在设定值的允许误差范围内,即实现了控制功能。实验结果表明,本课题所设计的软件能够达到预期效果,完成工业过程的控制,并通过仿真过程,总结了各参量权值系数的修改依据。同时,本软件不是为了实现单一精馏塔控制过程而研发,而是通过研究过程,旨在引入更多的工业控制模型,完成相应的控制,发展前景可观,课题具有实际意义。