随着石油化工的迅速发展，精馏操作过程中各种控制方案、算法的应用越来越广泛。然而其在实际生产过程中，被控对象存在大滞后、大惯性的特点。常规的PID控制、前馈或串级等算法难以取得较好的效果，这直接关系到产品的质量、产率和消耗等有关指标。所以,对传统的基于DCS系统精馏操作控制算法进行改进，在精馏DCS系统中采用先进的控制技术来处理这类问题几乎是唯一的出路。本文首先详细讲述了预测控制算法和DMC算法的特点，验证了DMC算法的优越性，提出DMC-PID串级控制，并验证了其有效性。然后通过对精馏过程的工艺特性进行深入分析，并结合项目实际生产中存在的问题，从理论上对常规DMC控制方法进行了必要改进，将其应用于精馏塔底温度控制系统的设计中，对塔底温度实现了较好的控制，解决了传统控制方法无能为力的大时滞、大惯性等问题。最后本课题利用MATLAB软件对矩阵控制算法进行了仿真研究，结合CS5000型过程控制实验系统，构建了一个完整的基于DCS的DMC控制算法验证平台。针对工业控制过程利用SUPCON系统SCX语言开发DMC算法，对项目所选的DCS系统进行组态，同时完成了多种控制方案的控制组态、绘制流程图、趋势曲线、数据报表、报警组态等多项设计任务，说明了先进控制在DCS上实现的方法；通过现场模拟实验，表明整个控制系统具有良好的稳定性、鲁棒性和抗干扰性。