Vấn đề ràng buộc là yếu tố quan trọng, đặc biệt trong những bộ điều khiển công nghiệp. Khi điều khiển hệ thống phải luôn đảm bảo tín hiệu điều khiển, trạng thái hệ thống không vi phạm các giới hạn cho phép, tức là luôn phải nằm trong vùng an toàn. Ví dụkhi điều khiển các thông số nhiệt độ, áp suất, mực chất lỏng phải luôn có giới hạn cực tiểu, giới hạn vềlưu lượng nước chảy trong ống dẫn, độ mở của van… Một hệ thống điều khiển sau khi được thiết kế, nếu hiệu chỉnh tốt thì các tín hiệu sẽ luôn giữđược khoảng cách an toàn đối với các điều kiện ràng buộc. Trong cùng loại hệ thống điều khiển, hệ thống nào giữ được khoảng cách này tốt thì giá sẽ càng cao. Tuy nhiên, vì lý do kinh tế nên các hệ thống công nghiệp có khuynh hướng các tín hiệu sẽbám theo điều kiện ràng buộc để giảm bớt công sức điều chỉnh và giá thành.
Trong điều khiển dự báo, kỹ thuật tối ưu hóa được sử dụng để đảm bảo các ràng buộc không bị vi phạm. Đối với hệ tuyến tính, các phương pháp tối ưu hóa LP (Linear Programming), QP (Quadratic Programming) thường được sử dụng. Trong các hệ thống phi tuyến các phương pháp phân nhánh giới hạn (Branch and Bound), phương pháp Newton, phương pháp Lenvenberg-Marquardt…thường được sử dụng [14]. Trong hầu hết các trường hợp, ràng buộc thường được thể hiện bởi các giới hạn trên tín hiệu điều khiển, trạng thái và tín hiệu ra của hệ thống dưới dạng ràng buộc bất đẳng thức (4.2) dưới đây:
𝑢𝑢𝑚𝑚𝑖𝑖𝑚𝑚 ≤ 𝑢𝑢(𝑘𝑘)≤ 𝑢𝑢𝑚𝑚𝑎𝑎𝑥𝑥∀𝑘𝑘 hoặc ∆𝑢𝑢𝑚𝑚𝑖𝑖𝑚𝑚 ≤ ∆𝑢𝑢(𝑘𝑘)≤ ∆𝑢𝑢𝑚𝑚𝑎𝑎𝑥𝑥∀𝑘𝑘 𝑦𝑦𝑚𝑚𝑖𝑖𝑚𝑚 ≤ 𝑦𝑦(𝑘𝑘) ≤ 𝑦𝑦𝑚𝑚𝑎𝑎𝑥𝑥∀𝑘𝑘 hoặc ∆𝑦𝑦𝑚𝑚𝑖𝑖𝑚𝑚 ≤ ∆𝑦𝑦(𝑘𝑘) ≤ ∆𝑦𝑦𝑚𝑚𝑎𝑎𝑥𝑥∀𝑘𝑘
PT 4.2