实际工业过程中存在非线性与不确定性,系统输出服从非高斯分布,均值与方差不能完全表述系统输出所包含的特征。根据随机分布控制理论对系统输出建模研究。选择所研究随机过程中的一个特定概率密度函数(Probability Density Function,PDF)形状作为目标PDF,控制输出PDF尽可能的跟踪目标PDF。近年来众多学者对二维输出PDF进行了详细的控制研究,包括自适应控制、预测控制、迭代学习控制等,理论体系趋于完善,三维分布控制在生产过程中也有需求,比如燃烧过程的温度场控制,燃烧过程中火焰尺寸庞大,动态变化剧烈,三维特征显著,传统的二维控制方法难以完整描述其输出信息,如果直接控制三维温度场本身,通过图像信息得到三维分布信息,研究三维输出PDF形状,则便于对三维空间的火焰状态进行监测,保障燃烧的稳定性、安全性、提高系统控制品质。将输出PDF模型与模型预测控制算法(Model Predictive Control,MPC)相结合实现对系统输出设定值的有效跟踪。工业过程中往往有大量数据,而预测控制通过求解Diophantine方程来得到未来时刻的预测输出,计算量比较大,为满足系统对快速性的要求,本文采用了一种计算速度较快,准确性较高的模型预测控制算法一预测函数控制算法(Predictive Functional Control,PFC)。预测函数控制算法控制量基于基函数加权,降低了优化问题的自由度,简化计算,提高系统跟踪速度与精度。本文主要内容如下四部分:(1)首先对非高斯系统输出分布控制的建模及控制算法进行综述,对预测控制现状进行介绍,引出预测函数控制算法,并介绍了输出分布控制理论在磨浆过程、磨矿过程、聚合过程、燃烧温度场控制等实际工业系统中的应用。(2)针对线性B样条模型鲁棒性差,不能满足非负性的问题,建立平方根B样条模型,由于实验存在数据量大,实时性要求高等问题,利用预测函数控制设计控制器,在聚合过程中进行了建模与控制的仿真研究。(3)在二维线性B样条建模基础上,建立了三维输出PDF线性B样条模型,利用预测函数控制设计控制器,对数值模型进行仿真研究。(4)为满足输出PDF非负性要求,提高系统鲁棒性,建立了三维输出PDF平方根B样条模型,利用预测函数控制设计控制器,对数值模型进行仿真研究,实现对输出PDF的完全跟踪。综上所述,本文对非高斯系统的二维和三维输出分布预测函数控制进行了研究,设计了控制器,并通过仿真研究验证了算法的有效性,丰富了输出分布控制系统相关理论研究,为输出分布控制理论的应用提供了进一步的可能。