在化工、冶金、火力发电等现代工业生产中,温度控制一直以来都是生产过程中首要解决的关键问题。大规模工业生产中的受热对象普遍具有大热容量的性质,致使工业加热过程的动态特性中存在大惯性、大滞后现象。传统单回路PID控制系统对此无法产生有效控制,而具有复杂结构的串级控制系统更适用于此类容量滞后较大、纯时延较大、扰动变化强烈且迅速的非线性工业生产过程。因此针对贝加莱温度控制实验系统设计串级控制方案。采用绘制阶跃响应曲线的系统辨识方法,针对贝加莱温度控制系统建立了由电热棒、热电偶传感器及长条铝棒组成的广义对象的数学模型,分析得到被控对象具有大滞后、大惯性特性。在单回路PID算法下进行控制实验,发现在高速计算机处理系统中,过高的采样频率将导致PID算法中微分环节的失效,由此提出一种分时采样技术以解决该问题,采用分时采样技术后有明显的超前控制效果,但由于单回路的控制结构输出依然具有一定的超调量。根据被控对象的大滞后、大惯性特性,采用串级控制方案,主控制器采用预测控制器如动态矩阵控制器、预测PI控制器;副控制器采用常规PID控制器,分别对动态矩阵-PID（DMC-PID）串级控制和预测PI-PID串级控制进行理论研究,分析不同参数对控制效果影响的趋势。运用Matlab/Simulink进行仿真实验,结果表明,加入预测控制算法的串级控制系统可有效消除大惯性时滞系统的超调量并缩短调节时间。将设计的串级控制算法离散化通过ST结构化本文语言编程嵌入Automation Studio工程文件中,使用贝加莱X20CP1584 PLC作为控制器,应用于“ETAL温度控制系统实验装置”,对长条铝棒的温度进行定值控制,并通过PC上位机进行实时监控。结果表明本文中运用的控制算法使系统获得较快的响应速度,较小超调量,在加入外界干扰因素后,表现出良好的抗干扰能力。