在很多自然科学和社会科学现象中,系统在当前时刻状态变化率依赖于过去时刻的状态信息,这种特性被称之为时延特性。人们很早便注意到生物现象中的时延现象,后来发现很多工程系统如机械传动系统、流体传输系统、冶金工业过程以及网络控制系统中,均大量存在时延现象,进而将具有时延的系统称为时延系统(Time Delay Systems, TDS)。由于受系统结构和外部扰动等因素的影响,时延可能呈现出时变、有界或随机等不同特性,这使得对时延系统的研究变得更为复杂和困难。同时,时延是造成系统性能下降以及不稳定的主要因素之一,因此,时延问题是在时延系统分析和设计过程中必须考虑的问题。动态矩阵控制(Dynamic Matrix Control, DMC)算法是一种典型的预测控制方法,以结构简单、性能良好和应用灵活等特点得到了广泛应用。DMC算法采用多步模型预测、滚动优化和反馈校正策略实施在线优化控制。在当前时刻,DMC算法通过优化性能指标得到系统在未来时刻的控制量,则将DMC算法应用于时延系统的分析与设计过程中,可将时延系统当前时刻控制量表示为包含时延信息的之前时刻控制量的函数形式,从而为研究系统的时延问题提供了一种新的出发点。近年来,基于预测控制方法对时延系统的研究成为控制领域的热点研究课题,并取得了丰富的研究成果。本文基于动态矩阵控制算法,对一类具有时变时延的多输入多输出系统进行分析与设计,并研究了时变时延系统DMC算法的稳定性问题。主要工作和研究成果可归纳为：首先,研究了一类具有时变时延的多输入多输出系统DMC算法的设计和稳定性分析问题。通过在时变时延系统中设置适当时间长度的数据缓存器,将时变时延转化为其确定的时延上界。进一步,利用DMC算法对系统进行设计。通过优化性能指标函数得到时变时延DMC算法的最优控制律,将增广后的最优控制律表示为具有状态空间形式的模型结构。在此基础上,基于李雅普诺夫稳定性理论,利用LMI方法得到了时变时延DMC算法闭环稳定的充分性条件。最后,通过精馏塔控制仿真验证了所提方法的有效性。其次,研究了一类多输入多输出时变时延系统DMC算法的鲁棒稳定性问题。考虑DMC算法的预测模型与系统模型之间存在模型失配的情况下,利用脉冲响应系数误差矩阵的范数平方和定义系统的模型误差。在李雅普诺夫稳定性理论体系基础上,利用LMI方法得到了DMC算法鲁棒渐近稳定的充分性条件,将时延DMC算法鲁棒稳定性问题转化为求解一组LMIs的可行解问题。通过精馏塔的仿真实验,验证了该方法的有效性。最后,研究了聚丙烯牌号切换过程的时延DMC控制器设计与分析问题。针对聚丙烯生产过程最优牌号切换控制问题,建立了聚丙烯牌号切换过程熔融指数(Melt Index, MI)的时延Hammerstein模型。在此基础上,将该模型转化为相应的输入输出模型,并利用DMC算法设计了牌号切换过程的熔融指数控制器,进而利用LMI方法得到了保证该DMC控制器渐近稳定的充分性条件,实现对聚丙烯生产过程的最优牌号切换控制。通过对大型双环管聚丙烯牌号切换过程的仿真实验,验证了该算法的有效性和实用性。