近年来,随着渠段控制算法在调水工程中的成功应用,多渠段系统运行调度水平大大提高,国内水资源分配不均问题得到了极大的解决。在调水工程中,渠系自动化是至关重要的一部分,要求渠系内输水装置能够实现自动化控制,控制的精度和效果的及时性都直接影响到调水工程的输水效果。当前的渠系结构多为串联结构,由于系统结构的特殊性,致使多渠段系统是一个滞后性大、高度非线性、耦合性强的控制系统,且难以得到精准的数学模型,这使得难以实现较为精准的渠系自动化控制。针对目前渠系自动化控制过程中出现的这些问题,本文依靠某闸门制品企业为背景展开研究,设计了基于模型预测解耦控制的多渠段控制系统。首先,从多渠段控制系统的结构和需求出发,在深入分析系统运行方式及各部分功能的基础上,得到影响多渠段系统自动化控制效果的关键因素。对系统的结构、功能与需求进行进一步的深入分析,研究并设计了基于串联结构的多渠段控制系统的整体架构。其次,针对多渠段系统控制过程中渠段内水流状态的不同,确定系统整体数学模型并进行求解,确定渠段内水位、流量、流速与时间之间的近似变化关系;针对闸门形状以及过闸流态不同,确定不同流态的过闸流量方程以及切换条件;根据建立的水力学方程,对渠段内的水流状态方程与节制闸门过闸流量方程进行联合求解,确定多渠段串联系统的数学模型联合解;同时确定多渠段系统运行方式,即确定渠段控制的控制指标,从而为后续多渠段控制算法的实现提供模型与理论基础。然后,针对串联结构的多渠段系统控制过程中的滞后性大和耦合性强等问题,将模型预测控制算法运用到渠系自动化控制中,设计解耦控制算法;建立内层PID控制与外层模型预测解耦控制相结合的双层迭代控制算法,形成渠段间前馈、反馈、解耦相结合的综合控制模式,并与传统前馈+反馈控制进行对比,验证模型预测解耦控制在渠系自动化控制中的优越性。最后,结合串联结构多渠段系统的控制流程以及功能需求,完成系统的整体设计,对现地智能闸门控制终端进行设计与实现,最终达到降低多渠段系统时延性,提高控制精度的要求,同时证明模型预测解耦控制在多渠段系统中具有较强的鲁棒性。