球团矿粒度小且均匀,还原性高,是钢铁冶炼的主要原料。链篦机是干燥、预热球团的关键设备,由鼓风干燥段、抽风干燥段、预热I段和预热II段组成,其内部空间温度场影响球团干燥预热效果,其中,预热段温度场直接影响球团抗压强度、氧化率等质量指标。球团链篦机预热段温度场具有多变量、耦合性、非线性、时变等复杂系统的特点,难以实现精准控制,传统的PID控制策略对于复杂系统的控制效果并不理想,不能满足链篦机预热段温度场均衡稳定的控制要求。本文以球团链篦机预热段温度场为研究对象,探究链篦机预热段温度场均衡稳定的控制方法,研究结果对提高球团预热质量和延长链篦机使用寿命具有重要意义。主要内容与研究成果包括:1.基于传热学、计算流体动力学和多孔介质等理论,建立了球团链篦机预热段时空耦合温度场数学模型,利用Ansys Fluent软件仿真分析了预热段温度场总体分布,表征预热Ⅰ段和Ⅱ段温度场空间分布特性的4个特征点在气流速度场、气压场影响下随时间的变化规律。结果表明,影响预热段温度场的最主要因素为进气温度,气流速度场和气压场随时间的变化规律一致,预热Ⅰ段和预热Ⅱ段之间的间隙区域产生耦合效应。综合考虑了预热段温度场的主要影响因素,为控制系统建模及控制策略设计提供了理论依据。2.提出了贝叶斯-BP神经网络系统辨识建模方法,将预热Ⅰ段、预热Ⅱ段的进气温度和出口流速作为系统输入量,将预热段温度场的期望温度值作为系统输出量,由系统输入/输出数据建立了球团链篦机预热段温度场多控制源系统模型,利用MATLAB软件仿真分析了不同多控制源系统辨识模型的拟合效果。结果表明基于贝叶斯-BP神经网络系统辨识建立的球团链篦机预热段温度场多控制源系统模型准确可靠,最终预测误差为1.69K,模型拟合率R为99.98%,为实现预热段温度场均衡稳定的控制提供了模型参考。3.针对球团链篦机预热Ⅰ段和预热Ⅱ段时空耦合温度场控制的复杂性,提出了链篦机预热段温度场模糊与前馈补偿解耦协同控制策略,基于Simulink平台建立了球团链篦机预热段温度场协同控制系统并进行了不同控制策略的仿真研究,对比分析不同控制策略下系统的动静态性能和解耦控制效果。结果表明,基于模糊与前馈补偿解耦控制策略的预热段温度场协同控制系统具有良好的动静态性能,温度超调量不超过2.0%,稳态误差控制在允许范围[-20,20]K内。解耦环节的设计实现了预热Ⅰ段和预热Ⅱ段温度场控制的独立性和关联性的兼顾,具有较好的适应性和抗干扰能力。4.在多物理场测控实验设备的基础上构建了球团链篦机预热段时空耦合温度场协同控制系统的试验装置,基于LabVIEW平台设计了预热段温度场的监控软件,并结合MATLAB软件编写了相关控制算法和程序,试验分析了贝叶斯-BP神经网络在线辨识的准确性、预热段温度场模糊与前馈补偿解耦协同控制系统的性能指标。结果表明,贝叶斯-BP神经网络在线辨识的球团链篦机预热段温度场多控制源系统模型预测相对误差不超过4%;预热Ⅰ段、预热Ⅱ段温度场模糊与前馈补偿解耦协同控制系统的稳态误差分别为19K、6K,温度超调量分别为3.4%、0.6%,验证了预热段温度场协同控制系统良好的稳定性、准确性、快速性和鲁棒性。本文研究成果为多变量时空耦合复杂控制系统提供了准确可靠的模型参考,为球团链篦机预热段时空耦合温度场的协同控制提供了有效的解耦控制策略,适用于类似的工控场合。