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第1章 绪论 1

1.1 研究背景及研究意义 1

1.2 工业过程运行反馈控制的含义及特点 4

1.2.1 过程控制指标与运行控制指标 4

1.2.2 工业过程运行反馈控制的含义 5

1.2.3 工业过程运行反馈控制的特点 6

1.3 工业过程运行优化与控制的研究现状 8

1.3.1 调节优化或自优化控制 8

1.3.2 实时优化控制 11

1.3.3 RTO与MPC集成优化与控制方法 13

1.3.4 基于智能技术的工业过程运行控制方法 16

1.4 磨矿过程运行反馈控制的必要性及研究现状 18

1.4.1 磨矿过程的重要性及其运行控制研究的必要性 18

1.4.2 基于模型的磨矿过程运行控制与优化方法及技术 22

1.4.3 基于智能的磨矿过程运行控制与优化方法及技术 26

1.5 存在的问题及本书主要工作 30

1.5.1 存在的问题 30

1.5.2 主要工作及内容概述 32

第2章 冶金磨矿过程及其运行反馈控制问题描述 35

2.1 冶金磨矿过程工艺描述 36

2.1.1 磨矿过程简介 36

2.1.2 磨矿过程关键工艺设备 36

2.2 闭路磨矿回路流程以及两类典型闭路磨矿过程描述 40

2.2.1 磨矿回路流程 40

2.2.2 两类典型磨矿过程介绍 40

2.3 磨矿过程运行指标及其影响因素分析 42

2.3.1 磨矿过程运行指标 42

2.3.2 影响磨矿过程运行性能的因素分析 46

2.4 磨矿过程运行反馈控制的问题描述及其复杂性分析 52

2.4.1 磨矿过程运行反馈控制的问题描述 52

2.4.2 磨矿过程运行反馈控制难点及其复杂性分析 56

2.5 人工监督的复杂赤铁矿磨矿运行控制过程描述 59

2.6 本章小结 63

第3章 基于改进2-DOF解析解耦与模型近似的磨矿过程运行反馈控制方法 64

3.1 基于多点阶跃响应匹配的复杂高阶多时滞系统的低阶单时滞模型近似 65

3.1.1 模型近似在基于模型的运行反馈控制设计中的重要性 65

3.1.2 多点阶跃响应匹配模型近似问题描述 67

3.1.3 模型近似参数搜索算法 69

3.1.4 模型近似求解步骤 74

3.1.5 仿真实验与结果 76

3.2 基于改进2-DOF解析解耦与模型近似的工业过程运行反馈控制方法 84

3.2.1 基于改进2-DOF解析解耦的工业过程运行反馈控制策略 84

3.2.2 基于改进2-DOF解耦与模型近似的运行反馈控制 87

3.2.3 稳定性分析 93

3.3 基于改进2-DOF解耦的磨矿过程运行反馈控制设计及仿真比较 95

3.3.1 棒磨开路、球磨－旋流器闭路磨矿及控制问题 95

3.3.2 基于改进2-DOF的闭路磨矿运行反馈控制系统设计 97

3.3.3 仿真实验与结果 101

3.4 本章小结 108

第4章 基于DOB与MPC的磨矿过程集成运行反馈控制方法 110

4.1 基于DOB与MPC的集成运行反馈控制策略 112

4.2 基于IDOB-MPC的集成运行反馈控制方法及在磨矿过程的仿真实验 115

4.2.1 改进的单变量干扰观测器设计 115

4.2.2 基于IDOB-MPC的集成反馈控制设计及性能分析 118

4.2.3 基于IDOB-MPC的磨矿过程集成运行反馈控制设计及仿真实验 123

4.3 基于MDOB-MPC的集成运行反馈控制方法及在磨矿过程的仿真实验 129

4.3.1 基于MIMO系统近似逆的MDOB设计 130

4.3.2 基于MDOB-MPC的集成运行反馈控制设计及性能分析 134

4.3.3 基于MDOB-MPC的磨矿过程集成运行反馈控制设计及仿真比较 140

4.4 本章小结 149

第5章 数据驱动两段全闭路磨矿智能运行反馈控制及工业应用研究 150

5.1 两段球磨全闭路复杂赤铁矿磨矿系统及其运行控制问题 151

5.1.1 赤铁矿两段全闭路复杂磨矿过程简介 151

5.1.2 两段全闭路磨矿过程的综合复杂动态特性分析 151

5.1.3 两段全闭路磨矿过程运行控制问题及现状 154

5.2 数据驱动的赤铁矿两段球磨全闭路复杂磨矿智能运行反馈控制策略 157

5.2.1 智能运行反馈控制策略 157

5.2.2 几点说明及一般性推广 159

5.3 数据驱动的两段全闭路磨矿智能运行反馈控制实现算法 162

5.3.1 PPS神经网络在线动态软测量 162

5.3.2 控制系统预设定值的案例推理求解 165

5.3.3 控制系统设定值多变量模糊动态调节 169

5.4 工业实验及应用 173

5.4.1 工业试验 174

5.4.2 工业应用 179

5.4.3 经济效益分析 181

5.5 本章小结 182

第6章 面向运行优化与安全的闭路磨矿智能运行反馈控制及工业应用 184

6.1 球磨机－螺旋分级机闭路磨矿过程及其运行控制问题 184

6.1.1 球磨机－螺旋分级机闭路磨矿过程简介 184

6.1.2 球磨机－螺旋分级机闭路磨矿过程运行控制问题及其动态特性分析 186

6.1.3 人工监督操作的球磨机－螺旋分级机闭路磨矿运行控制现状 187

6.2 面向闭路磨矿过程运行优化与安全的智能运行反馈控制策略 190

6.2.1 磨矿过程运行优化与安全的智能运行反馈控制策略 190

6.2.2 几点说明及一般性推广 192

6.3 面向闭路磨矿运行优化与安全的智能运行反馈控制实现算法 195

6.3.1 过程控制系统设定值优化 195

6.3.2 分级机溢流矿浆粒度智能在线预测 197

6.3.3 正常工况下的控制系统设定值多变量动态反馈调节 206

6.3.4 磨机过负荷智能监测与过负荷故障工况多变量反馈调节 210

6.4 工业应用 214

6.5 本章小结 222

第7章 磨矿过程运行反馈控制半实物仿真实验系统的设计及实验 223

7.1 磨矿过程运行反馈控制半实物仿真实验系统总体设计 224

7.1.1 仿真实验系统的总体架构 224

7.1.2 仿真实验系统的总体功能 225

7.1.3 仿真实验系统软硬件结构设计 226

7.2 磨矿过程运行反馈控制半实物仿真实验系统设计与开发 230

7.2.1 磨矿过程虚拟层系统以及过程控制层系统的设计与开发 230

7.2.2 运行反馈控制系统软件平台的设计 236

7.2.3 运行反馈控制系统软件平台的开发 240

7.3 磨矿过程运行反馈控制系统软件及半实物仿真实验研究 243

7.3.1 系统搭建及主要界面 243

7.3.2 半实物仿真实验研究 245

7.4 本章小结 251

第8章 结语与展望 253

8.1 结束语 253

8.2 研究展望 253

附录A 基于模糊相似粗糙集的案例特征权值确定 256

参考文献 260