伴随着计算机科学技术的不断进步和发展，我国工业系统控制的自动化水平日益提高，这些与先进的控制技术和设备的应用息息相关。然而，对于污水处理过程这类复杂的对象，由于其具有高度非线性、参数测量随机变化大等特点，致使一些重要过程变量目前仍还没有成熟稳定、高效经济的在线检测设备，因此对污水处理系统展开建模和控制方面的研究探索，势必将带来非常重大的实际意义和社会价值。结合污水处理项目的具体要求，本文设计开发了一套一体化、高效的污水处理PLC自动控制系统。该系统可实现污水处理过程变量温度、液位、PH值等的准确测量，并同时完成对各个执行机构泵、阀门、搅拌机、刮泥机等的连续实时控制。本系统遵循分散控制、集中监测的设计原则，控制形式共分为三种，即现场手动控制、PLC联动控制和中央集中控制。为解决污水处理中一些关键的重要出水水质指标难以在线测量的问题，引入了软测量技术理论。结合污水处理系统的非线性和过程建模难的特点，选取最小二乘支持向量机来构建出水参数COD(化学需氧量)软测量模型。采用新兴粒子群算法对训练模型进行参数优化，训练时间短，实现高速率的学习。在MATLAB环境下，选用系统实际的测量数据建模，仿真验证了这种方法的可行性和有效性。最后，采用广义预测控制(GPC)策略对生物流化床污水处理过程进行控制方法研究。以最小二乘支持向量机作为预测模型，给出了基于最小二乘支持向量机的广义预测控制框架，并进一步深入探讨所用控制算法的实现过程。针对污水生物流化床处理过程，设计了预测控制器，以实现污水处理的闭环控制。仿真结果表明，本文提出的基于最小二乘支持向量机的广义预测控制方法对污水处理系统有很好的控制效果。