燃气加热炉是冶金工业领域钢坯热处理的重要设备,为了保证待轧制钢坯的加热质量和机械硬度,要求加热的温度误差范围非常狭窄。如何使燃气加热炉温度控制系统中各加热段炉膛温度具有高精度及高均匀的特性,一直是该领域研究的重点。燃气加热炉体积庞大,采用分温区加热方式,各温区燃烧过程中受到的随机干扰较多,具有非线性、大时滞、大惯性、强耦合等特点,直接影响了温度控制的精确性及均匀性。通过分析论证传统及现有解耦方法存在的不足,本文提出了对象伴随矩阵解耦的思想方法,设计解耦器,得到解耦后高阶模型,利用其幅频特性和相频特性,将模型降阶为一阶惯性加时滞形式。为验证所提解耦方法的可行性,首先要建立燃气加热炉温度系统耦合模型,实施解耦策略。本文详细分析了燃气加热炉的炉体结构以及生产工艺流程,对于长流程的生产过程很难建立精确的燃气加热炉温度特性模型,而控制目标的优化和高级控制方案的实施通常依赖于对象的数学模型。针对以上问题,将基于加权最小二乘递推辨识方法应用到燃气加热炉的建模实验中,运用实际的运行数据,建立精确的三输入三输出耦合系统传递函数矩阵控制模型。最后采用时滞过程内模控制原理对该模型的每个控制通道分别设计燃气加热炉温度系统控制器,实现加热炉三段温度系统解耦控制算法。同时本文采用Pontryagin双轨迹法对一阶惯性加时滞的被控对象系统进行鲁棒稳定性分析,然后在满足稳定裕度的条件下得到了三个控制通道滞后时间参数τ的稳定域。通过MATLAB仿真软件,在SIMULINK中搭建系统仿真模型,进行仿真研究,得到本文所提出的解耦控制方案在解耦性能、鲁棒性及抗干扰性方面的动态和稳态性能参数。相比于当下比较有影响力的归一化解耦法,本文提出对象伴随矩阵解耦控制方法所设计的解耦控制系统各项性能指标更优越,从理论上证明本文所提方案的有效性。