本公开涉及一种基于分布式模型预测控制的信号配时优化系统，包括：慢更新层，包括受控子区划分模块，用于根据系统状态、路网拓扑结构与区域职住属性将交通系统划分为受控子区；受控子区协调模块，用于根据受控子区建立协调约束；设点优化模块，用于设置受控子区内目标路段的设定点约束；快更新层，包括预测模型模块，用于为受控子区建立预测模型；目标函数求解模块，用于基于受控子区当前状态、预测模型与子区内目标路段的设定点，构造目标函数并求解得到配时方案；被控层，执行快更新层发送的配时方案，将瞬时状态作为同步数据上传至慢更新层和快更新层。在大范围交通网络信号配时优化的控制中达到最优性与实时性。