Vấn đề ràng buộc là một trong những yếu tố quan trọng, đặc biệt là các bộ điều khiển ứng dụng trong công nghiệp. Khi điều khiển hệ thống phải ln đảm bảo tín hiệu điều khiển, trạng thái của hệ thống không vi phạm các giới hạn cho phép, tức là phải ln nằm trong vùng an tồn. Ví dụ: khi điều khiển các thơng số nhiệt độ, áp suất, mực chất lỏng phải ln có giới hạn cực đại và cực tiểu; giới hạn về lƣu lƣợng nƣớc chảy trong ống dẫn; tốc độ xoay cực đại của val;...
Một hệ thống điều khiển sau khi thiết kế, nếu đƣợc hiệu chỉnh tốt thì các tín hiệu sẽ ln giữ đƣợc khoảng cách an toàn đối với các điều kiện ràng buộc. Trong cùng loại hệ thống điều khiển, nếu hệ thống nào giữ đƣợc khoảng cách an tồn này lớn sẽ có giá thành cao. Tuy nhiên, vì lý do kinh tế nên các hệ thống đƣợc thiết kế ln có khuynh hƣớng các tín hiệu bám theo các điều kiện ràng buộc để giảm bớt công sức hiệu chỉnh và giá thành.
Trong điều khiển dự báo, kỹ thuật tối ƣu hóa đƣợc sử dụng để đảm bảo các ràng buộc không bị vi phạm. Đối với hệ tuyến tính, các phƣơng pháp tối ƣu hóa LP (Linear programming) và QP (Quadratic programming) thƣờng đƣợc sử dụng; đối với hệ thống phi tuyến các phƣơng pháp phân nhánh và giới hạn (Branch and Bound), phƣơng pháp Newton, phƣơng pháp Levenberg -Marquardt,... đƣợc sử dụng.
Trong hầu hết các trƣờng hợp, việc ràng buộc thể hiện bởi các giới hạn trên tín hiệu điều khiển, trạng thái và tín hiệu ra của hệ thống:
u min u ky min y k