电渣重熔（ESR）系统是一个多变量、大惯性、含有时滞的复杂系统，随着科技发展，熔炼方式在不断进步，控制方法也有了很大发展，但是大部分电渣重熔控制系统使用的是传统的 PID 算法进行控制，控制的稳定性和精度有待提高。因此，对电渣重熔系统采用先进控制算法对工业生产有重要意义。基于此背景，本文对电渣重熔控制系统进行研究，采用熔速控制和电压摆动控制相结合的熔炼方式，重点对电压摆动过程进行建模，然后设计先进控制算法对系统进行稳定控制，论文的主要内容和创新点如下：
　　（1）针对电渣重熔系统多变量、强耦合、纯滞后的特性，研究先进控制算法对其稳定控制。分析了传统解耦方法和本文采用的动态解耦算法的优缺点，并给出设计思路，动态解耦算法更适合时滞过程。针对时滞系统，常规PID控制和Smith预估控制性能方面都有一些不足，引进了对时滞过程控制效果良好的预测 PI 算法，并推导其设计过程。电极进给位置过程包含积分加纯滞后环节，研究积分加纯滞后过程的控制算法，分析了基于改进型Smith预估器的Matausek-Micic算法和 Hang-Wang算法以及本文应用的双预测 PI 算法（DPPI）的结构形式和控制机理，并证明了双预测 PI 算法具有更好的快速性、鲁棒性和抗干扰性。
　　（2）研究了电渣重熔熔炼工艺参数，并对熔速控制系统进行分析。针对熔速控制系统具体模型为双输入双输出系统，设计动态解耦控制器和预测PI控制器，经过对比分析，预测PI控制器相较PID控制和Smith预估控制有更好的抗干扰能力和鲁棒性。
　　（3）研究了电压摆动控制的运行机理，建立了从电极进给位置到电压摆动的模型，对电压摆动过程设计双闭环控制系统。电极进给装置采用液压系统，建立了液压系统主要元件的数学模型。电极进给位置模型包含积分加纯滞后环节，采用双预测 PI 算法对其进行稳定控制。内环设计好后，建立从内环控制器到电压摆动的模型，运用组合积分系统的均值滤波功能设计标准差测量环节对电压摆动的标准差进行计算。采用积分最小二乘辨识法求取电压摆动标准差近似模型，并设计预测 PI 控制器对电压摆动标准差进行控制，进而得到稳定的电压摆动值。经过实验表明，设计的控制系统电压摆动值在期望的范围内波动。
　　（4）基于OPTO22软件开发平台设计电渣重熔控制系统工程化实现。研究了软件开发的具体流程、软件环境变量的配置、控制器算法离散化、控制器中代码的编写以及 HMI 界面的开发。将 Simulink中的模型与OPTO22控制器进行通讯，最终开发出电渣重熔控制变量实时监控系统，通过观察实时运行曲线，发现系统能够稳态运行，并且各项指标符合实际需要，说明所设计的电渣重熔控制系统有很好的应用价值。