针对不同功率水平下稳态中子密度造成的堆芯功率模型非线性问题，将广义预测控制(GPC)应用于堆芯功率控制，实现变工况条件下堆芯功率的自动控制。本文首先基于零功率堆芯模型和温度反馈模型建立堆芯功率模型，基于该模型阶次设计预测时域，并根据系统输入输出数据在GPC校正环节通过带遗忘因子的最小二乘法在线辨识不同功率水平下的模型参数。为验证控制器的鲁棒性，在满功率平稳运行时加入反应性扰动。基于MATLAB平台对控制器的性能进行仿真验证。结果表明，本文所设计的GPC在堆芯变工况运行时能使输出功率快速、准确地跟踪设定值，并能在线辨识不同功率水平的堆芯模型参数，具备一定的抗干扰能力。