煤炭是我国能源的重要组成部分,若不能去除煤炭中的大量杂质,不仅严重影响煤炭利用效率,还将排放大量污染物。选煤是洁净煤生产的关键技术之一,在众多选煤工艺方式中,重介质选煤因其可实现低密度分选、操作便捷、分选效率较高并且易于控制等优点,得到了大量的应用与推广。近年来随着对煤质要求的不断增高,越来越需要更为先进的重介质选煤过程控制算法以保证系统的最优运行。目前重介质选煤过程控制算法的实验研究主要通过两种方式进行,一种是通过实际重介质选煤现场或者自行搭建小型实物平台进行物理实验。但是上述方式占地面积较大,成本较高,更为重要的是设备在运行过程中存在一定的误操作风险,容易导致资源浪费。另一种是数值仿真实验,然而这种方式得到的实验结果的可视化程度较低,难以复现实际工业生产场景。为了便于算法研究人员和领域工程师更好的研究重介质选煤过程先进控制算法,本文结合虚拟仿真技术,开发了一种面向重介质选煤过程控制的虚拟仿真系统,并在此基础上开展了重介质选煤过程控制算法研究,验证了系统的可用性和易用性。本文主要工作内容如下:(1)为提供一种安全、经济的重介质选煤过程控制算法仿真结果可视化分析环境,本文首先进行了整体功能设计,并提出了面向重介质选煤过程控制的虚拟仿真系统框架。(2)以典型的由混料桶、重介质旋流器、脱介筛、磁选机和合格介质桶等设备组成的重介质选煤过程为研究背景,根据物料平衡原理,建立了重介质选煤过程数学模型,并基于四阶龙格库塔法设计了重介质选煤过程模型的求解器。为了提供一种重介质选煤虚拟交互环境,本文基于3ds MAX搭建了相应的重介质选煤三维可视化模型,并采用Unity3D搭建了重介质选煤可视化动态虚拟交互场景,实现了研究人员与虚拟场景的可视化交互。(3)基于Matlab搭建了系统的控制算法仿真编程环境,并利用Unity3D的NGUI以及UGUI开发工具设计了系统的仿真数据结果可视化分析界面,实现了仿真数据的二维以及三维显示等效果,便于研究人员对可视化仿真结果的交互与分析。(4)为验证系统的有效性与易用性,本文通过分析重介质选煤过程的控制目标以及控制难点,设计了一种基于重介质选煤过程的稳定多目标经济模型预测控制,并利用本文所设计的系统进行了仿真实验研究。