在现代工业生产控制中,很多情况下由于控制器的输出需要得到优化,需加以一定的约束,这样就会保证控制系统可以按事先设定好的运行,达到所期望的控制效果。因此,如何实现对一个需要整定的控制器在施加约束后,不会影响到系统的平稳性,还能保证系统良好的控制品质,就显得很有实际意义。本文主要采用内模控制方法解决受约束的控制系统问题,在第二章首先详细介绍了内模控制的基本原理、结构、鲁棒性以及内模控制器的设计,讨论了内模控制的鲁棒稳定性分析。内模控制(IMC)是一种设计简单,在线调节参数少,有其独特的鲁棒性以及预测能力的先进控制方法,在解决多变量系统的控制问题上具有很好的控制性能。接着是针对带约束的单变量内模控制方法研究,在输入变量受到严格限制时,利用内模控制对系统设计结构,推导出对象模型的预测输出函数,并结合系统实际响应利用区域分析法判断来使控制量约束在规定范围内。随后介绍了预测控制方面的一些基础知识,讨论了它与内模控制之间本质上的联系,预测控制是具有内模控制结构的,比较了两者在处理关于控制器受限时的区别。最后是对带约束的多变量内模控制系统研究,先求取控制对象的相对增益矩阵,用静态优先级分析变量之间的耦合关联,然后用加前馈补偿器的方法来设计解耦,这样就可以使各个回路清晰,单独加入约束条件时再逐个处理,做了大量的仿真实验,仿真结果表明这种设计方法对控制效果具有一定的可实现性和意义,提升了控制品质。