社会生活、生产环境普遍受到工业生产造成的高浓度粉尘威胁。为控制粉尘浓度对社会生活、生产所造成的影响,确保粉尘浓度测量仪的准确性是至关重要的。现阶段,缺乏对其检定装置的粉尘均匀性自动控制研究,因此本课题在“矿山新型甲烷通风防尘安全仪器计量技术研究（2017YFF0205500）”国家重点研发计划项目的支持下,对粉尘均匀性控制进行理论研究,分析并设计了稳定、高效的粉尘均匀性控制系统原型。本文主要研究内容如下:首先,对粉尘浓度测量仪及其检定装置的原理进行理论研究。主要包括发尘原理、粉尘颗粒受力情况,同时建立模型分析粉尘在检定装置内的运动以及影响因素,为设计粉尘均匀性控制系统原型提供理论指导。针对粉尘均匀性控制过程中存在非线性、多扰动等问题,提出改进粒子群优化PID参数的串级控制策略。通过在PSO模型内添加随迭代次数递减的惯性权重系数?,并引入余弦函数和指数函数动态调整学习因子,优化粒子在搜索最优解过程中的灵活性和自适应能力,提高算法的精度以及收敛速度。此外,结合改进粒子群和PID控制算法提出IPSO-PID粉尘均匀性串级控制方法。通过仿真实验结果表明,与其他方法相比,系统稳定速度快、超调量小、鲁棒性好,同时自适应能力较强,满足粉尘均匀性控制过程中的要求。其次,完成了粉尘均匀性控制系统的软硬件设计。硬件设计了XY平面动态发尘装置、粉尘均匀性检测单元和风筒风速流场控制单元。针对检定装置发尘口位置固定的问题,采用发尘装置和T字滑台搭配,能够实现在XY平面移动发尘。针对在风筒内难以安装传感器的问题,粉尘均匀性检测单元将传感器固定在六边形支架上形成检测点,检测点可随支架位置的移动而改变检测位置。风速流场控制单元通过主控器变频控制风机,实现风筒内风速的稳定。软件部分包括底层控制程序设计和基于Qt框架的可视化软件,为用户提供了控制系统和观察数据的手段。最后,搭建粉尘均匀性控制实验平台。将IPSO-PID串级控制策略应用于粉尘均匀性控制系统,改善并提高系统的控制性能以及稳定性。通过三种不同浓度的实验测试,可在风筒内快速形成一个稳定、均匀的粉尘环境,证明该系统达到了设计要求。该论文有图69幅,表21个,参考文献74篇。