本文根据预测控制的三大机理，在分析基本的预测控制算法的基础上，重点研究了单容液位系统基于多模型的非线性系统建模与预测控制。论文首先针对非线性系统建模与控制的发展现状，确定了本文的研究内容为多模型预测控制研究。紧接着介绍了多模型的产生、发展与研究现状；同时对预测控制产生的历史背景，发展历程和研究现状，预测控制的发展趋势和存在的问题进行了简要的综述。论文通过对单输入单输出线性离散模型的辨识说明了系统辨识问题的表示形式、基本原理、辨识的内容和步骤。在针对非线性系统多模型建模思想进行说明的基础上，重点对非线性系统多模型辨识子模型集辨识算法、非线性系统多模型辨识进行了研究。针对三种典型预测控制算法的基本结构和原理，深入分析了它们的预测模型、反馈校正与滚动优化方法，并对多模型预测控制进行了研究。接着对非线性系统的预测控制问题进行了探讨。并在此基础上，根据预测控制的三大机理，用多模型作为预测模型，论述了基于多模型的预测控制。论文离线辨识单容液位系统的多模型预测控制的预测模型，并实现了对系统的预测控制器的设计。仿真研究表明基于多模型的非线性系统预测控制算法不论是局部还是全局的控制效果都优于常规的PID控制，为解决非线性系统预测控制问题提供了一种可行的方法。对全文进行总结的基础上，指出一些可深入研究或有待解决的问题。如智能控制与多模型的结合；辨识模型集的选择；非线性系统预测控制算法中主要设计参数对稳定性、鲁棒性及其他控制性能的影响；存在建模误差及干扰时预测控制系统的鲁棒性；如何选取优化策略，设计出控制效果好、适应性、鲁棒性强的新型预测控制器等。