冷却结晶是工业结晶中最常见的一种结晶方式,在冷却结晶中,反应釜内的温度是影响结晶过程的一个重要因素。准确的温度控制不仅关乎结晶产品的质量,也是批次结晶过程中产品可重复生产的保证。由于反应釜温度变化是一个典型的大时滞和大惯性的积分响应过程,采用传统的线性系统控制方法难以实现准确的升温和降温操作。为了解决这个问题,本文以10升冷却结晶反应釜为研究对象,研制了一个温度控制装置,能实现对温度调节过程的准确控制。本文设计的温度控制装置以PC机为上位机,基于LabVIEW软件平台开发上位机监控界面。采用PLC控制器为下位机,对于加热操作,通过脉宽调制(PWM)和固态继电器调节一个2kW浸入式加热管的加热功率;对于制冷操作,通过变频器调节一台1.5P压缩机的制冷功率。采用一个铂金热电阻(PT100)测量反应釜内溶液的温度。利用循环浴油与反应釜热交换的方式改变反应釜内温度。以加热管和压缩机作为温度控制装置的主要执行机构,对循环浴油进行加热和制冷。为了辨识结晶反应釜温度响应的动态特性,采用阶跃响应实验,提出了利用衰减因子对阶跃响应输出进行拉普拉斯变换,从而能有效地估计系统频率响应,由此建立了一个拟合带时滞参数的积分型传递函数模型的辨识算法。为了克服传统PID控制方法在控制大时滞、大惯性的积分对象时容易出现过大超调和震荡的问题,设计了一个两自由度内模控制方案,可以实现设定点跟踪控制和抗扰控制的解耦调节,并且结合实际工程情况,给出了控制器参数的整定方法,使系统的设定点跟踪性能和抗扰性能分别达到工作要求。进而利用历史批次运行信息,设计迭代学习控制器,通过选取满足渐近收敛条件的控制器参数,能实现完全跟踪期望输出轨迹,从而达到更好的控制效果。基于上述温度控制装置,对本文提出的模型辨识和控制算法进行应用验证。对加热\制冷装置进行阶跃响应辨识实验,建立了反应釜内温度响应的传递函数模型,实验结果验证了本文辨识算法的有效性。然后基于所提出的两自由度内模控制方案,进行升温和降温控制实验,实验结果验证了该控制方法能取得较好的设定点跟踪性能和抗扰性能。最后通过批次迭代实验,验证了本文迭代学习算法可以有效地沿批次方向优化控制效果,实现控制系统的批次运行优化。