造纸工业经过最近两个世纪的发展，已成为现代工业的支柱之一，当前世界造纸技术的发展突飞猛进，造纸机车速迅速提高，幅宽也不断增加，同时对纸张质量要求越来越高。纸张的定量、水分和厚度是反映纸张质量的重要技术指标。这其中尤其重要的是纸张的定量，因此它是造纸自动控制系统中的主要被控对象。控制要达到的目标是使整个纸幅的定量在沿机器方向(简称纵向，MD)和横跨机器方向(简称横向，CD)都保持均匀。由于纸机的纵向定量控制问题相对于横向定量控制问题更容易解决，所以到目前为止，纸机的纵向控制己经取得了很好的成果。虽然纸机横向定量控制取得了一些发展，但依然存在许多亟待解决的问题。　　 (1)扫描数据的分离。通过扫描传感器所获得的数据中，包含有纵向分量、横向分量及随机分量。对于横向控制，如何分离出需要的横向分量至关重要，这直接关系到控制的效果。　　 (2)横向定量控制的高维问题。横向定量控制系统中执行机构数目一般在几十到几百之间，而扫描传感器每次扫描测得的数据点数目一般在几百到一千之间。　　 (3)执行机构之间的强耦合。无论是唇板微调控制机构，还是稀释水调节机构，当其中某个执行机构作调整时，由于流体的特性及机械结构的特点，均会对相邻数个区域造成影响。　　 (4)执行机构的条件约束。对于稀释水调节机构，其调整的范围为最小开度至最大开度之间。而对于唇板微调机构，除了要考虑单个微调机构的调整范围，由于机械结构的限制，还应当从避免对唇板造成损坏的角度考虑相邻微调机构之间的限位关系，其体现在控制上即是条件约束问题。　　 这些因素导致了横向定量控制的复杂性。因而对横向定量控制使用传统的控制方法已经无法获得满意的控制效果。　　 本研究从造纸机横向定量控制的问题入手，针对其特点及控制中的重点和难点，结合模型预测控制算法，以及小波变换、离散余弦变换、RGA(Relative Gain Array，相对增益阵)和DIC(Decentralized Integral Controllability，分散积分可控性)分析，给出了纸机横向定量控制问题的控制策略。本文的主要贡献如下。　　 (1)针对横向定量数据分离的问题，给出了一种基于小波变换与离散余弦变换的数据分离方法。首先针对扫描数据的特点进行了分析研究，扫描数据是由三个分量构成，各个分量有着不同的特性。其次，为了滤除噪声信号，在对小波阈值去噪方法研究的基础上，提出了一种介于软、硬阈值方法之间的自定义小波阈值去噪方法。然后，针对横向数据的特点做了分析研究，并针对其为实偶周期信号的特点，提出了采用离散余弦变换分离数据的方法。最后，给出了基于小波阈值法与离线余弦变换的横向定量数据分离方法实现步骤。　　 (2)针对横向定量控制的不确定性、高维、强耦合、条件约束特点，研究了不确定性系统的鲁棒模型预测控制的设计问题，利用多包模型，提出了一种基于min-max性能指标，采用线性矩阵不等式求解的鲁棒模型预测控制算法，并针对所给横向定量响应模型做了仿真研究。研究结果揭示了鲁棒模型预测控制对于横向控制系统的有效性，以及影响系统控制性能的因素。并利用RGA分析方法进行了研究，对给出的仿真模型进行了分析研究，从理论与实际仿真上研究了横向定量控制系统的相对增益阵分析方法。　　 (3)对横向定量控制系统的实现问题做了研究，并给出了具体方法。针对定量检测部分，给出了横向定量控制系统通过OPC协议从定量水分控制系统获取横向定量数据的实现方法；针对控制部分，给出了由上位计算机、下位计算机共同实现的横向定量闭环控制方法；针对执行器部分，给出了以单片机为核心，采用专用步进电机驱动芯片，并带有现场总线通讯功能的执行器实现方法，在某造纸生产线上的实际工程应用表明了本实现方法的有效性，其对横向定量控制的效果改善了50％以上。