随着现代工业生产技术的迅速发展,工业实践过程往往具有环境参数和结构未知、非线性、强耦合性、信息不完整性和大时滞等特性,其动态行为还会冈外界操作条件的变化、噪音等干扰因素而变化。由于控制对象的多样化以及控制要求的不断提高,传统控制策略难以得到满意的控制效果。因此,寻找一种对过程和环境的不确定性有一定适应能力的控制策略是控制界和学术界的亟待解决的问题。预测控制理论的提出,不仪满足了实际工业过程对象的具体特点,而且具有在线计算方便、模型精度要求低、易于实现的显著优点。　　 本文针对具有大滞后特性的系统,以具有此特性的电加热温度控制系统为对象模型,探索一种基于时域响应特性的预测控制算法,其核心思想足利用系统当前以及之前的采样信息来预测系统未来的输出,使其与系统设定输入的偏差为零。在已知被控对象参数时,预测控制算法的理论分析与仿真结果基本一致,有一定的抗干扰能力,跟踪性能良好,控制精度高。另外针对一阶滞后模型,给出了被控对象参数的离线辨识算法,以适应参数未知的控制过程,仿真结果表明,离线辨识参数的误差小,可以满足参数辨识的需要。对于由外界干扰引起的参数时变过程,给出了在线辨识参数的预测控制算法。仿真结果表明,在线辨识参数的预测控制算法与已知参数的预测控制算法的控制范围一致,可以得到满意的控制效果,一定程度上改善了了参数时变带来的输出偏差。　　 预测控制算法全过程需要浮点运算,本文在分析单精度浮点运算的基础上,利用VHDL语言设计实现了可以完成32位单精度浮点数加减乘除的运算器。其中利用两个定点加法器,完成了浮点加法器的设计；根据booth算法原理和定点加法器,通过循环移位的方法进行两位补码乘法运算,完成了32位浮点乘法器的设计；浮点除法器利用不恢复余数算法和定点减法,完成阶码相减、尾数相除的运算过程。在QuartusⅡ平台下仿真测试,浮点运算器的功能和时序均满足设计要求,误差较小稳定在允许的范围内。　　 对已推导出的预测控制算法进行转化,完成易于用硬件描述语言实现的算法表达式。在此基础上,根据应用要求,对预测控制算法IP核进行基本模块划分,包括接口模块、时序发生模块、存储模块、逻辑运算模块、参数识别模块、输出转换模块、基于有限状态机的控制模块等,利用原理图结合硬件描述语言的输入方式,完成各个模块功能后,实现对预测控制IP核的综合仿真。仿真结果表明,预测控制IP核基本满足了设计要求。