預(yù)測控制最主要的特征就是在線優(yōu)化。它的這種優(yōu)化控制算法是通過某一性能指標的最優(yōu)來確定未來的控制作用的。這一性能指標涉及到系統(tǒng)未來的性能，例如通?？扇ο筝敵鲈谖磥淼牟蓸狱c上跟蹤某一期望軌跡的方差最小。但也可取更廣泛的形式，例如要求控制能量為最小，而同時保持輸出在某一給定范圍內(nèi)等。
    性能指標中涉及到系統(tǒng)未來的行為，是根據(jù)預(yù)測模型由未來的控制策略覺得的。但是，在預(yù)測控制中，通常優(yōu)化不是一次離線進行、而是反復(fù)在線進行的，這就是滾動的含義，也是預(yù)測控制區(qū)別于傳統(tǒng)最優(yōu)控制的根本特點。 工業(yè)模型制作預(yù)測控制算法是一種閉環(huán)控制算法。在通過優(yōu)化確定了一系列未來的控制作用后，為防止模型失配或環(huán)境干擾引起實際狀態(tài)偏離控制對理想狀態(tài)，通常這一系列控制作用不是逐一全部實施，而是只實現(xiàn)本時刻的控制作用。
    預(yù)測控制中的優(yōu)化與通常的離散最優(yōu)控制算法有很大的差別。這主要表現(xiàn)在預(yù)測控制中優(yōu)化不是采用一個不變的全局優(yōu)化目標，而是采用滾動的優(yōu)化時段的優(yōu)化策略。因此，預(yù)測控制在每一時刻有一個相對于該時刻的優(yōu)化性能指標。不同時刻優(yōu)化性能指標的相對形式是相同的，但其絕對形式，即所包含的時間區(qū)域是不同的。