对于复杂的水泥磨过程控制系统，由于水泥磨本身具有的时变性、非线性，变量间的强耦合性等特点，精确模型难以建立，控制精度难于保证。以模型预测、滚动优化、反馈校正为基本原理的预测控制方法的提出和不断成熟，为水泥磨系统控制带来了新的研究方向。本文针对水泥粉磨工艺及其控制机理，研究水泥磨系统的预测控制算法，设计水泥磨过程控制系统，具体研究工作如下：论文首先阐述了水泥行业及水泥磨过程控制系统的研究现状，指明了提高水泥磨控制自动化水平的重要性。通过分析水泥粉磨工艺流程，研究水泥磨系统的几种典型工况和控制机理，明确了影响水泥磨系统运行的各种因素，并确定了用于监测水泥磨系统运行的主要参数，为水泥磨的精确控制提供了机理模型基础。其次，根据水泥磨系统控制要求，研究了单输入单输出系统的预测控制算法和多变量系统的预测控制算法，并对算法参数调节方法做了深入分析。再次，针对实际工程项目的特点和性能要求，利用PLC技术、工业网络技术以及计算机控制技术对水泥磨过程控制系统进行了设计。采用ControlLogix5000系列PLC作为系统控制器，进行了主站和I/O远程站的配置，并采用配套软件进行上位机和下位机软件编程，实现对整个系统的监控。最后，通过配置一个智能控制站，将预测控制算法应用到水泥磨过程控制系统中。对控制系统进行阶跃变化仿真验证，结果表明该控制算法不仅具有很好的设定值跟踪特性，而且具有良好的鲁棒稳定性。