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因为具有灵活的约束处理能力和良好的控制性能，预测控制过去30年在过程工业中得到了成功应用。目前，预测控制的应用主要依靠工业控制计算机和专用控制软件，其实施和维护都需要专业人员，且费用昂贵，调试复杂。随着社会的进步，工业向着资源节约型和环境友好型发展。如何针对现场设备，应用预测控制优化资源和环境性能指标，已受到越来越多的重视。为了推广预测控制技术的应用，研发低成本、适合于低配置计算装备的预测控制器已成为当前关注的热点。近年来，使用现场可编程门阵列（Field-Programmable GateArray，FPGA）开发板实现预测控制算法已有相关研究报道，但大多在实验室环境中实现。如何研发适合工业应用环境的低成本预测控制器，并应用于实际工业系统还需要开展进一步研究。本文围绕开发基于FPGA的工业预测控制器，主要完成以下研究工作：1)基于FPGA的工业预测控制器的硬件设计。结合FPGA系统的特点，根据工业应用的需要和特点，设计预测控制器原型机。设计包括FPGA功能区、时钟功能区、配置链路功能区、数据采集与输出功能区、通讯功能区、存储功能区、电源链路功能区的器件选择，原理图设计和PCB设计以及控制器外壳的设计。2)基于FPGA的工业预测控制器的软件设计。结合已有的开发环境和器件的使用说明，开发运行于控制器原型机上的软件套件。软件套件包括底层驱动程序，中层系统配置和上层控制算法设计。3)基于FPGA的工业预测控制器在实际控制问题中的应用。搭建了控制器的实验环境，将预测控制器应用在循环流化床锅炉的节煤优化控制系统和注塑机的保压控制中。在循环流化床锅炉的控制中结合实时优化（Real Time Optimization, RTO）思想，在动态矩阵控制（Dynamic MatrixControl, DMC）的目标函数中加入经济指标，取得了良好的节煤效果。在注塑机保压控制中，对根据应用环境对预测控制器做调整和优化，取得了比传统控制方案更好的控制效果。