微生物发酵过程是现代化的生物工程和生物技术及其产业化的基础。随着发酵技术的进步及其工业生产规模的不断扩大,发酵过程控制技术的进步对于提高产物的产量与品质具有重要作用。PID控制器简便易行、对模型误差具有一定鲁棒性,是应用最为广泛的工业控制器,但存在不易克服被控系统的非线性和时滞特性等问题,因此难以控制复杂过程。发酵过程涉及到生命体的成长与繁殖并且机理复杂,具有高度的非线性、时变性和大滞后等特征,传统PID控制器已不能满足发酵过程控制的实际需要。而基于核函数的非线性预测PID方法能够有效的处理大滞后控制问题,且在被控系统的参数发生变化时具有较强的鲁棒性与可靠性,可以满足发酵过程的特征需要。因此研究基于核函数的非线性预测PID控制方法,并解决在PLC上实现应用所遇到的关键技术问题,具有重要的理论意义和应用价值。本文考虑发酵过程控制的非线性、时变性和大滞后等特征,由预测PID方法的研究入手,采用基于核函数的SVM误差预测方法,构建改进的非线性预测PID递推控制器；对递推最小二乘SVM、基于该技术的预测PID控制器的整数算法进行研究,分析了截断误差对预测PID控制器鲁棒性的影响；研究了所提出的核预测PID整数算法的PLC实现技术,通过转化其算法流程,在资源有限的低端PLC上高效地实现所提出的非线性预测PID算法,为基于PLC的发酵过程控制系统提供技术基础：通过仿真实验和实际发酵过程控制加以改进和优化,并验证本文所提出方法的有效性。实验研究表明,基于核函数的非线性预测PID方法能够有效处理发酵过程控制问题,借由仅有整数运算条件的PLC,实现核预测PID算法,在Gauss系统噪声和观测噪声以及平均分布的截断误差扰动下,控制系统仍然具备了较强的鲁棒性能,保证了在被控系统参数发生变化时运行的可靠度,具有良好的控制效果,为复杂的发酵过程控制系统的性能优化问题带来有效的解决途径。