在工业过程中,存在着一类由多个子系统相互串联而成,前一个子系统的输出是后一个子系统的输入,第一个子系统的输入是系统的控制变量,最后一个子系统的输出是系统的输出变量,这样的系统称为串联系统。各个子系统之间既存在着信息和能量的联系和传递,又在工艺和结构上存在着一定的因果关系。本文从建立串联系统的数学模型出发,分别建立了串联系统的状态空间模型和受控自回归滑动积分平均模型,再根据这两种模型的特征不同,提出了基于全状态反馈的串联系统近似最优控制算法和串联系统的多约束广义预测控制算法。本文的研究内容和取得的成果主要体现在以下两个方面：根据串联系统的结构信息,把状态反馈控制理论从常规系统推广到串联系统,从各子系统的状态空间表达式出发,按照子系统的串联联结方式来建立串联系统的状态空间模型,在其基础上考虑了串联系统的无限时间定常输出跟踪问题,利用极小值原理,在控制量不受约束的情况下,提出了串联系统的近似最优控制算法。串联系统中存在多种约束,主要包括控制量幅值约束、中间变量幅值约束、输出误差约束以及最终输出幅值约束等约束条件,将其均转化为控制增量的矩阵约束形式,利用二次规划算法在线求解控制律,提出了串联系统的多约束广义预测控制算法。仿真结果表明了该算法在处理串联系统约束问题时的有效性。