Smith预估控制是广泛应用于工业界的针对大时滞被控对象的一类过程控制技术,是自动化专业过程控制教学中的重点内容之一,其内容涉及模型、时滞、参数估计、预报、控制器设计、自校正等多项教学知识点,现有教学方式仍依赖于课堂授课和基于MATLAB的仿真实验,偏重于公式推导和理论证明。本文在国家自然科学基金项目的支持下,设计开发了一种新型的基于空气加热混合过程的Smith预估控制教学实验平台。该平台从被控对象、检测仪表与执行机构到控制系统都与实际工业环境高度一致,同时作为教学实验平台,实验者可以任意配置被控对象时滞,在缩微的工业环境中进行离线辨识、在线辨识、Smith预估控制、自校正Smith预估控制等多种物理实验,还可以进行与各种常规控制方法的对比实验,不但能够帮助学生全方位贯穿理解Smith预估控制的相关知识体系,还可以加强工程实训,塑造工程素养,以期有效提升教学效果。本文的主要工作如下:（1）在对现有自动化实验教学平台的发展状况、控制中的时滞问题以及Smith预估控制问题进行详细综述的基础上,从辅助教学实验的目标出发,对Smith预估控制实验系统平台的实验功能需求、平台功能需求、人机交互功能需求进行了详细分析。（2）设计了由空气加热混合过程、检测仪表及执行机构、柔性切换智能通道系统、多套PLC/DCS控制系统与模型计算机组成的Smith预估控制教学实验平台的系统架构,其中柔性切换智能通道系统的设计实现了在广义被控对象子平台上可以配置修改任意大小的过程时滞,围绕Smith预估控制设计了较为完整的教学实验相关功能模块,实现被控对象回路配对、在线进行时滞配置与修改、不同PLC/DCS控制系统之间的自由切换和I/O通道配置等功能,可以进行离线辨识与在线辨识、Smith预估控制、自校正Smith预估控制等教学实验。（3）基于西门子公司的S7-300PLC控制系统、STEP7、WinCC和MATLAB GUI软件对基于空气加热混合过程的Smith预估控制教学实验平台软件进行了开发。采用西门子工控软件开发完成柔性切换智能通道系统软件和过程控制软件,使用MATLAB GUI完成模型计算机软件的开发,以实现模型辨识、模型转换、控制器设计的复杂计算功能,例如多项式运算、矩阵计算等任务,模型计算机中MATLAB GUI的功能模块通过OPC协议实现与PLC控制系统的数据通讯。（4）通过在该教学实验平台建立的一系列Smith预估控制相关的教学实验案例表明,该平台具有高度模拟工业现场环境、可配置被控对象时滞、直观易懂、安全可靠、方便灵活的优点,有助于学生全方位贯穿理解Smith预估控制的相关知识体系,提升教学效果。