在选矿过程中，磨矿过程作为破碎过程的下一道工序，在矿物破碎的基础之上进一步对矿物进行研磨粉碎，将大颗粒矿物原料粉碎到适宜粒度，使有用矿物与脉石单体解离或使不同种的有用矿物相互解离，为选矿过程的后续工序提供原料。由于磨矿过程高能耗的特点和位于选矿过程中的重要位置，磨矿过程的产品粒度与循环负荷对选矿生产全流程的精矿品位和产量有重要影响，更与选矿厂的综合经济技术指标密切相关。因此，磨矿过程的运行优化与控制方法的研究一直受到全球学者的持续关注和重视。
　　磨矿过程由给矿量和泵池给水量控制的底层回路，和由磨矿粒度与循环负荷组成的运行层构成，多个给矿机、球磨机与分级设备之间存在复杂关联。磨矿过程反应机理复杂、难以建立数学模型、工况扰动使底层回路闭环控制系统处于动态、底层回路输出存在约束，需要将磨矿粒度与循环负荷控制在目标值范围内的同时，使处理量尽可能高，因此难以采用基于模型的传统运行优化控制算法。本文研究数据驱动的磨矿过程运行优化控制问题，不仅有着重要的理论价值，而且对数据驱动的复杂工业过程运行优化控制具有重要的应用意义。
　　本文在国家重大基础研究发展计划(973)课题“复杂生产制造全流程一体化控制系统整体控制策略与运行控制方法(2009CB320601)’’的支持下，针对数据驱动的磨矿过程优化控制问题进行研究，具体工作及研究成果如下:
　　1.由于磨机给矿量和泵池补水量组成的底层回路受工况扰动的影响，如给矿过程多个传送皮带间相互切换使球磨机给矿量存在波动，使底层回路的闭环系统处在动态当中。针对底层回路闭环系统动态环境下的磨矿过程运行控制问题，本文提出了一种基于自适应动态规划与障碍函数的运行控制方法。算法首先将底层回路的动态，转化到运行层中，并以运行层采样时间来表达。通过建立输入和状态变量约束的障碍函数，并将其引入最优控制问题的目标函数中，保证了求解磨矿过程运行指标跟踪的最优控制问题满足输入和状态变量的约束。利用自适应动态规划技术，在不需要对磨矿过程建模的条件下，进行在线近似求解，实现磨矿过程运行优化控制。通过机理分析与数据验证建立磨矿过程仿真模型，进行了所提方法的仿真实验，实验结果表明该方法在不需要磨矿过程运行过程模型的前提下，可以使磨机给矿量和泵池补水量的设定值分别满足各自约束，同时将磨矿粒度和循环负荷这两个运行指标控制在工艺确定的目标范围内;
　　2.针对磨矿过程底层回路输出受限使得难以将磨矿粒度和循环负荷两个运行指标控制在最佳目标值的难题，本文提出了一种基于自适应动态规划与参考信号调节器的运行控制方法，引入了稳态输出输入映射并建立相应的查找表，设计了参考信号调节器。参考信号调节器可以通过预测，实时调节设定值来满足输入约束。提出的基于近似策略迭代算法的自适应动态规划方法可以将运行指标与最佳目标值的偏差控制在目标值范围内。利用所提方法与不带有参考信号调节器的方法进行比较，仿真结果表明了所提方法的有效性;
　　3.针对磨矿粒度和循环负荷控制在由工艺指定的目标范围内，并使磨矿处理量尽可能高的问题，本文提出了一种基于极值搜索的多目标运行优化方法。首先，针对磨矿过程的稳态运行过程，将运行指标的区间控制和处理量最大化，分别定义各自的目标函数并赋予相应的权值，将多目标优化问题转化为一个单目标优化问题。将给矿量和泵池给水量的约束利用一种基于精确惩罚函数的方法进行处理，对超限的信号利用惩罚函数进行惩罚。为了保证磨矿过程稳定运行，引入了死区算子并对极值搜索控制结构进行了相应的修改，可以使算法在达到极值之后停止震荡。在存在死区算子的情况下，该算法的误差闭环系统的解是最终一致有界的，如果不存在死区算子，该算法的误差闭环系统的解是局部指数渐进稳定的。利用磨矿过程仿真模型进行仿真实验，与一种基于障碍函数的极值搜索方法进行对比实验，实验结果表明，本文方法可以在不需要模型的条件下，提高极值搜索的速度，并且系统进入稳态后不存在震荡，使得运行指标趋势更加平滑，也提高了运行的平稳性，避免了过磨和欠磨的发生。运行过程中可以保证磨机给矿量和泵池补水流量满足约束。仿真实验结果表明了算法的有效性。