工业生产的进步对国民经济的发展起到了重要作用,随着工业控制过程的日渐复杂化,常规PID控制方法的缺点逐步呈现,所以对先进控制算法应用于工业过程控制的研究非常重要。水箱系统是一个具有耦合性和时滞性的非线性系统,包含流量、液位、温度和压力这些工业过程中常见的目标控制变量。论文围绕水箱液位系统的建模与预测控制进行了深入研究,对工业过程领域的控制具有积极的意义。本文的主要的工作如下：1.对水箱液位的监控平台进行了开发,通过建立水箱设备的牛顿模块与组态王的通讯,以及组态王与Matlab软件的DDE通讯,实现了对控制系统的实时监控和实验数据的采集,并依靠Matlab编写控制算法进行后续的实验研究。2.编写了PID控制算法程序,利用PID控制器对水箱液位系统的实际数据进行了采集。基于所采集的实际数据,运用系统辨识建模方法—ARX建模方法和RBF-ARX建模方法分别对水箱液位系统进行了建模,并将两组建模结果进行了对比,证实了RBF-ARX建模方法更适用于该非线性系统的建模。3.以水箱液位系统的RBF-ARX模型作为预测模型设计了预测控制器,并利用Matlab软件建立了Simulink仿真平台进行以RBF-ARX-MPC为例的仿真实验。通过仿真实验对预测控制各参数对控制效果所产生的影响进行了深入的研究,经过多次仿真实验,得出一组仿真效果较好的参数,为之后的实时控制的参数调整提供了方向。4.对实验室水箱液位系统进行了实时控制,本文将两种控制算法—PID控制算法和基于RBF-ARX模型的预测控制(RBF-ARX-MPC)算法应用于实物控制,并将PID控制效果与RBF-ARX-MPC进行了比较与分析,结果显示,RBF-ARX-MPC控制下的系统响应更快,且超调量小,此控制方法更适用于该非线性系统的控制。本文图38幅,表3个,参考文献73篇。