激光金属增材制造技术是一种在激光熔覆技术及快速原型技术的基础上发展起来的先进制造技术,该技术可以实现结构复杂的金属零件的快速成形及再制造。在激光增材制造过程中,熔池温度的稳定性直接影响成形零件的尺寸精度、冶金缺陷、凝固组织及力学性能。因此,有必要对熔池温度进行实时监测及闭环控制,以获得稳定的熔池温度,进而提高成形质量。然而,由于熔池温度的机理模型的复杂性(计算时间长,难以在单个控制周期获得结果)及PID控制算法的局限性(难以处理控制系统需要设置多重变量约束的问题),目前适合激光增材制造的熔池温度闭环控制算法并不多见。本文针对上述问题进行系统研究,将子空间系统辨识与模型预测控制相结合,设计并搭建了数据驱动的熔池温度实时闭环控制系统,并通过设计具体实验对该系统进行验证,获得了较理想的结果。主要工作与取的成果如下:首先,开发了一套稳定安全的激光增材制造辅助监控系统。稳定的辅助监控系统是熔池温度闭环控制系统的基础。该系统采用Lab VIEW图形化编程语言,结合多功能数据采集卡设计完成。系统可实现对粉路及气路的智能监测与控制,与机器人配合启停,并具备故障检测报警功能。其次,设计并实现了一种基于数据驱动的预测控制算法,设计并搭建了一套基于该算法的熔池温度控制系统。该算法将子空间辨识方法与模型预测控制算法相结合,直接使用I/O数据设计控制系统,适用于不易建立精确数学模型的复杂工业过程的控制系统设计。该控制系统通过比色高温计实时检测熔池温度,自动调节激光功率来控制熔池温度。在设计熔池温度控制方案的基础上,开环激励系统获得输入输出数据,经辨识获得表征激光与熔池温度动态关系的子空间预测器,进而设计出数据驱动的预测控制器。通过离线仿真选择合适的控制器参数之后,将控制器运用于真实的激光增材制造系统,进行动态跟随温度设定曲线实验,实验结果表明熔池温度控制系统能够有效控制熔池温度。最后,通过在凸字形(变形状)基板上进行的薄壁件沉积实验,对熔池温度控制系统的有效性进行了验证,并研究了熔池温度控制对成形件宏观形貌、显微组织及硬度的影响。结果表明:该系统能够有效地提高成形过程中熔池温度的稳定性,进而提高了薄壁件的形貌精度,同时使薄壁件的显微组织及硬度均匀化。