随着自动控制技术不断深入社会生产各个领域,我国钢铁企业为了减少生产成本,提出了以煤粉替代焦炭的高炉煤粉喷吹自动控制技术。如何实现稳定、连续和安全的煤粉喷吹一直是研究人员主要研究问题。本文以山东某钢厂三号高炉喷煤自动控制系统为研究对象,对控制系统的软硬件进行了设计,对关键控制算法进行了研究,实现了煤粉的稳定连续喷吹。本文的主要研究内容如下:（1）深入研究高炉工艺流程及特点,结合控制系统设计要求和技术指标,分析控制系统中存在的问题和控制难点,给出了控制系统的总体设计方案。（2）详细分析了钢厂高炉喷煤控制系统中存在的关键问题,设计了以西门子S7-300为控制核心,采用工业以太网和Profibus总线相结合的系统结构的高炉喷煤自动控制系统。给出了控制系统详细的软硬件设计、硬件选型、电气原理图设计、系统组态、控制程序设计及人机界面组态设计。该系统可实现煤粉制备、煤粉喷吹、数据记录、故障报警、远程调试监测等功能。针对喷煤量计算不准确和控制不稳定的问题,提出了输入-处理-输出（IPO）模型和多元线性回归喷煤量计量模型。该模型分析了系统中影响喷煤量的主要因素,利用实时更新的变量对回归方程的参数进行迭代,实时更新喷煤量的计量值,实现对喷煤量的精确计量。从而保证了喷煤量的稳定控制,实现煤粉的精确喷吹。（3）针对自动控制系统喷煤量人工设置存在一定模糊性和盲目性的问题,提出了基于改进粒子群算法（IPSO）优化极限学习机（ELM）的喷煤量预测模型。通过采用混沌惯性权重和自适应学习因子改善粒子群算法（PSO）收敛性,引入遗传算法的交叉变异操作提高粒子群算法全局最优性,然后利用改进的粒子群算法建立IPSO-ELM喷煤量预测模型。仿真结果表明,该预测模型与ELM喷煤量预测模型和PSO-ELM喷煤量预测模型相比,精度更高,在炉况波动较大时也有较高的预测精度,具有较高工业应用价值。